برخورد دو سیاه چاله انرژی معادل ۱۰۰ میلیون انفجار ابرنواختری آزاد می‌کند

محققان در قلب اختروش PG 1302-102 یک جفت سیاه‌چاله کشف کرده‌اند که پیش‌بینی می‌کنند ۱۰۰ هزار سال دیگر با یکدیگر برخورد خواهند کرد. این زمان برای بشر طولانی است اما در مقیاس کیهانی مثل یک چشم بر هم زدن است.

این جفت سیاه چاله در فاصله ۳/۵ میلیارد سال نوری از ما در صورت فلکی سنبله قرار دارند و تنها یک هفته نوری از هم فاصله دارند. نزدیک‌ترین جفت سیاه چاله قبلی که کشف شده بود ۲۰ سال نوری از هم فاصله داشتند. این نزدیکترین سیاه‌چاله‌های کشف شده‌اند و در راه یک برخورد بسیار عظیم هستند.

در مرکز اغلب کهکشان‌های غول پیکر مانند راه شیری، یک سیاه‌چاله ابر پر جرم قرار دارد. با گذشت زمان این سیاه‌چاله‌ها رشد می‌کنند و میلیون‌ها تا میلیاردها برابر خورشید جرم کسب می‌کنند.

یک سیاه چاله ابر پر جرم که در آستانه هم نوع خواری است می‌تواند با چشمک زدن اسرار آمیز یک اختروش (کوازار) کشف شود. بصورت عادی اختروش‌ها توسط چرخش و بلعیده شدن ماده حول سیاه‌چاله‌ها درخشان می‌شوند و نورشان به صورت تصادفی کم نور و پر نور می‌شود، اما وقتی دو سیاه چاله در آستانه ادغام شدن هستند، اختروش شروع به چشمک زدن در بازه‌های زمانی منظمی می‌کند مثل یک لامپ چشمک زن.

منبع:futurism

 

فرضیه جدید برای انرژی تاریک: آیا پایستگی انرژی در کیهان نقض شده است؟

چندین دهه است که مسأله انبساط کیهان، دانشمندان را گیج کرده است. بطور منطقی، گرانش کهکشان‌ها را به هم نزدیک می‌کند، اما مشاهدات اواخر دهه ۱۹۹۰ آشکار کرد که کیهان فقط در حال انبساط نیست، بلکه با نرخ شتاب‌دار در حال انبساط است، چیزی که دانشمندان را به ایده انرژی تاریک رساند.

انرژی تاریک یک نیروی فرضی است که حدود ۶۸/۳ درصد از انرژی کیهان مشاهده‌پذیر را تشکیل داده است، و کهکشان‌ها را از هم جدا می‌کند. اما علی‌رغم همه شواهد غیر مستقیم برای وجود انرژی تاریک، هیچ‌کس قادر به آشکارسازی مستقیم انرژی تاریک نبوده است، یا منشاء آن را دقیقا توضیح دهد.

اما، مطالعه جدیدی ادعا می‌کند توضیحی برای آن ارائه داده است. انرژی تاریک با فرض این‌که یکی از بنیادی‌ترین قوانین در کیهان نقض شده است قابل توجیه است.

قانون بنیادی مورد نظر، پایستگی انرژی است، و بسیار مهم است. قانون پایستگی انرژی بیان می‌کند که انرژی در یک سیستم منزولی و محصور نمی‌تواند خلق شود یا از بین رود، فقط تغییر شکل می‌دهد.

اما پژوهش جدید روی این بحث می‌کند که اگر جهان به صورت زیرکانه‌ای در روزهای نخستین پیدایش دچار نشت انرژی شده باشد، می‌توان انرژی تاریک امروز را توجیه کرد. مهم‌تر از آن گروه تحقیقاتی پیشنهاد می‌کنند که قانون پایستگی انرژی به مقدار بسیار کمی طوری نقض شده است که ما متوجه آن نخواهیم شد.

در این مدل، انرژی تاریک چیزی است که مسیر چگونگی از دست رفتن انرژی و تکانه طی تاریخ‌چه کیهان را حفظ می‌کند.

مبنای فرضیه جدید یک مدل جایگزین نسبیت عام است که اینشتین در اواخر ۱۹۱۰ مطرح کرد و گرانش تک مدولی (unimodular gravity) نام دارد که در آن مطرح می‌شود که لزومی ندارد انرژی پایسته باشد.

اگر مدل گرانش تک مدولی در محاسبات اعمال شود، مقدار ثابت کیهان‌‌شناختی (انرژی تاریک) با دقت بالایی با رصدهای انبساط کیهانی مطابقت دارد.

مهم‌تر این‌که، این فرضیه درک امروزی ما از کیهان را چندان بهم نمی‌‌ریزد. اگرچه محو شدن انرژی در کیهان اولیه مقدار انرژی تاریک را به صورت قابل توجهی تغییر می‌دهد، اما تغییر زیاد دیگری آن‌چنان که در آزمایش‌های امروزی مورد توجه قرار گیرد ایجاد نمی‌کند.

انرژی از مؤلفه‌های ماده می‌تواند به میدان گرانشی واگذار شود، و از دست رفتن انرژی می‌تواند به صورت ثابت کیهان‌شناختی رفتار کند، و با انبساط کیهان تراکم آن کم نخواهد شد.

بنابراین از دست رفتن یا خلق انرژی در گذشته دور ممکن است نتایج قابل توجهی در مقیاس‌های بزرگ در کیهان امروز داشته باشد.

اما مشکل بزرگی در اینجا وجود دارد، اگر از بین رفتن انرژی به غیر از تغییر مقدار انرژی تاریک، هیچ اثر پایدار دیگری در کیهان باقی نگذاشته باشد، آزمودن این فرضیه ممکن نیست.

این فرضیه تا کنون فقط به صورت یک فرضیه باقی مانده است که مورد آزمون واقع نشده است. اما فیزیکدان‌ها قصد دارند امکان‌های بیشتر را در آینده بررسی کنند.

نتایج این پژوهش در نشریه Physical Review Letters به چاپ رسیده است.

منبع: Science Magazine

ستاره‌های خون آشام

سرگردان‌های آبی (Blue Stragglers) دسته‌ای از ستاره‌ها هستند که با وجود قرار داشتن در خوشه‌های کروی بسیار پیر که خالی از ستاره‌های داغ و آبی هستند اما این ستاره‌ها بسیار داغ و آبی هستند. این ستاره‌ها در خوشه‌های پیر اما بسیار متراکم قرار دارند و در فرآیندی شبیه به افسانه خون آشام، به دلیل نزدیکی به ستاره مجاور می‌توانند هیدروژن و مواد مورد نیاز را از ستاره دیگری بمکند و انرژی بیشتری تولید کنند و داغ‌تر باشند.

برای مشاهده ریسمان‌های نظریه ریسمان به چه شتاب‌دهنده‌ای نیاز داریم؟

برای مشاهده ریسمان‌های پیش‌بینی شده در نظریه ریسمان نیاز به شتاب‌دهنده‌ای در ابعاد کهکشان راه شیری داریم! ابعاد ریسمان‌ها به اندازه طول پلانک (۳۵-۱۰ متر) است. در حالی‌که اندازه پروتون ۰/۸۷۷ فمتو متر (۱۵-۱۰ متر) است و محیط بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده ساخت بشر LHC برابر ۲۷ کیلومتر است. مشاهده ریسمان‌ها به صورت مستقیم فعلا ممکن نیست اما اگر در شتاب‌دهنده‌ها ذرات گراویتون و یا سیاه‌چاله‌های میکروسکوپی مشاهده شوند تأییدی بر وجود ابعاد اضافی فضا خواهد بود.

 

 

جرم و اندازه سیاه چاله مرکز راه شیری

در مرکز راه شیری سیاه‌چاله‌ای با جرم ۴/۳ میلیون برابر جرم خورشید وجود دارد که شعاع آن نصف مدار سیاره عطارد است. قطر این سیاه‌چاله ابر پر جرم تقریبا ۴۴ میلیون کیلومتر در حدود شعاع مدار عطارد می‌باشد. جرم این سیاه‌چاله از روی حرکت ستارگان نزدیک مرکز کهکشان تخمین زده شده است.

 

نظریه تورم کیهانی (Cosmic Inflation) چیست؟

نظریه تورم از ایده‌های فیزیک کوانتوم و فیزیک ذرات استفاده می‌کند تا لحظات اولیه‌ی پیدایش کیهان پس از مه بانگ را توصیف نماید. طبق نظریه تورم، کیهان در یک حالت انرژی ناپایدار آغاز شد، که موجب یک انبساط بسیار سریع در لحظات اولیه کیهان شده است. یک نتیجه این اتفاق این است که کیهان بسیار بزرگ‌تر از آنچه پیش‌بینی می‌شد است، و بسیار بزرگ‌تر از اندازه‌ای که با تلکسوپ‌ها قادر به مشاهده هستیم. نتیجه دیگر آن این است که نظریه تورم برخی خواص دیگر را نیز پیش‌بینی می‌کند- مثل توزیع یکنواخت انرژی و هندسه تخت فضا زمان- که قبلا در چارچوب نظریه انفجار بزرگ توضیح داده نمی‌شد.

نظریه تورم در دهه ۱۹۸۰ توسط فیزیکدان ذرات الِن گوت (Alan Guth) توسعه داده شد، و امروزه به عنوان بخشی از نظریه انفجار بزرگ که مورد قبول عمومی فیزیکدانان است پذیرفته شده است، اگرچه ایده‌های اصلی انفجار بزرگ سال‌ها قبل از نظریه تورمی تثبیت شده بود.

  • ریشه‌های نظریه تورم

نظریه مه بانگ (انفجار بزرگ) سال‌ها کاملا موفق بود ، به ویژه بعد از تأیید کشف تابش پس زمینه کیهانی (CMB) . علیرغم موفقیت‌های بزرگ این نظریه در توصیف کیهان، اما این نظریه دچار مشکلات اساسی بود:

  • مسأله همگنی. چرا کیهان به طرز شگفت آوری درست یک ثانیه پس از مه بانگ یکنواخت و همگن بوده است.
  • مسأله تختی
  • مقدار پیش‌بینی شده تولید تک قطبی‌های مغناطیسی

مدل مه بانگ به نظر می‌رسد یک کیهان دارای انحنا که توزیع انرژی در آن یکنواخت نیست پیش‌بینی می‌کند، و در این کیهان تعداد زیادی تک قطبی مغناطیسی وجود دارد که هیچ‌کدام با شواهد رصدی سازگار نیستند.

فیزیکدان ذرات آلن گوت اولین بار در۱۹۷۸ طی سخنرانی رابرت دیکی (Robert Dicke) در دانشگاه کرنل با مسأله تختی در کیهان‌شناسی آشنا شد. طی چند سال بعد، گوت مفاهیم فیزیک ذرات را برای این مسأله به کار برد و مدل تورمی را برای کیهان اولیه توسعه داد.

گوت یافته‌های خود را در ۲۳ ژانویه ۱۹۸۰ در مرکز شتاب‌دهنده خطی استنفورد (SLAC) ارائه داد. ایده انقلابی وی این بود که اصول فیزیک کوانتومی که در قلب فیزیک ذرات وجود دارد می‌تواند برای توصیف لحظات اولیه پس از مه بانگ به کار رود. کیهان با چگالی انرژی بسیار بالایی ایجاد شده است. قوانین ترمودینامیک الزام می‌کنند که چگالی بالای کیهان موجب انبساط بسیار شدیدی شده است.

  • ویژگی‌های نظریه تورم

این انبساط چقدر سریع بوده است؟ طی دوره تورم هر 35-^10 ثانیه ابعاد کیهان دو برابر شده است. طی 30-^10 ثانیه، ۱۰۰۰۰۰ بار اندازه کیهان ۲ برابر شده است، که این میزان انبساط برای توضیح مسأله تختی کافی است. حتی اگر کیهان در ابتدای انبساط دارای انحنا بوده باشد، انبساط به اندازه‌ای بوده است که کیهان امروز تخت باشد.

بطور مشابه، انرژی نیز بسیار یکنواخت توزیع شده است، وقتی انبساط شروع شد ما یک بخش بسیار کوچک از عالم بودیم، که با انبساط بسیار سریع کیهان اگر توزیع نایکنواخت بزرگی از انرژی وجود داشت، اکنون بسیار دورتر از آن است که ما بتوانیم آن را درک کنیم. این پاسخ مسأله همگنی است.

دو نوع مرتبط به هم از نظریه تورم وجود دارد: تورم آشوبناک (Chaotic inflation) و تورم ابدی (Eternal inflation) که تفاوت‌های کوچکی با هم دارند. در این نظریه‌ها، مکانیزم تورمی تنها یک بار پس از مه بانگ رخ نداده است، بلکه بارها و بارها در نواحی مختلف از فضا و زمان رخ داده است. این نظریه‌ها تعداد فزاینده‌ای از جهان‌های حبابی (Bubble universes) را به عنوان بخشی از چند جهانی پیش‌بینی می‌کنند. برخی فیزیکدان‌ها خاطرنشان می‌کنند که این پیش‌بینی‌ها در تمام نسخه‌های مدل تورمی وجود دارند، و نباید آن‌ها را نظریه‌های متمایزی به شمار آورد. از آنجا که تورم یک مدل کوانتومی است، یک میدان برای تولید تورم در نظر گرفته می‌شود که میدان اینفلاتون یا ذره اینفلاتون نامیده شده است.

منبع: physics.about.com

http://telegram.me/nojumiran

http://instagram.com/nojumiran/

آیا گراویتون واقعا وجود دارد؟

نظریه نسبیت اینشتین گرانش را به صورت اعوجاج فضا و زمان- خمیدگی و کشیدگی فضا و زمان بر اساس میزان جرم و انرژی درون فضا توصیف کرد. اما چند سال بعد از ارائه نظریه نسبیت، فیزیکدان‌ها فیزیک کوانتوم را به عنوان توصیف کننده دنیای ذرات بسیار ریز معرفی کردند.

این نظریه منجر به کشف ذرات حامل نیرو یعنی بوزون‌ها شد که حامل سه نیروی بنیادی طبیعت هستند یعنی: فوتون‌ها برای میدان الکترومغناطیس، گلئون‌ها برای نیروی هسته‌‌ای قوی، و بوزونهای Wو Z برای نیروی هسته‌ای ضعیف. اما گرانش چه می‌شود؟ فیزیکدان‌ها فرض کرده‌اند، اگر سه نیروی بنیادی دارای تناظر کوانتومی هستند، پس برای گرانش باید یک ذره متناظر کوانتومی وجود داشته باشد.

در تلاش برای آشتی بین نظریه کوانتوم و گرانش اینشتین، فیزیکدان‌ها یک ذره فرضی به نام گراویتون معرفی کردند. گراویتون ذره‌ای بدون جرم، پایدار و با اسپین ۲ است که با سرعت نور حرکت می‌کند.

گراویتون همچنان به صورت فرضی باقی ماندهه است چرا که در حال حاضر کشف آن غیر ممکن است. اگرچه گرانش در مقیاس‌های سیاره‌ای قوی است اما در مقیاس‌های کوچک می‌تواند بسیار ضعیف باشد. آن‌چنان که وقتی یک آهن‌ربا یک گیره کاغذ را جذب می‌کند، بر خلاف نیروی گرانش کل سیاره آن را می‌کشد و بر آن غلبه می‌کند. این بدین معناست که اگر یک تک ذره گراویتون وجود داشته باشد، بسیار بسیار ضعیف است. پژوهشی ادعا می‌کند که یافتن یک تک گراویتون غیر ممکن است مگر این‌که آن‌ها را در مقیاس سیاره‌ای اندازه گیری کنیم که نیاز به یک آشکار ساز به ابعاد کل کیهان خواهیم داشت!

  • نظریه ریسمان و شکار گراویتون‌ها

نظریه کالوزا-کلین فرض کرد که گرانش تنها در ابعادی که ما وجود داریم ضعیف است چرا که توانایی حرکت در ابعاد بیش از سه بعد را دارد، و بنابراین در ابعاد مختلف منتشر می‌شود. تا چندین دهه بعد، این ایده به دلیل ناسازگاری ریاضیاتی نادیده گرفته می‌شود، تا اینکه سرانجام دوباره اصلاح شد و منجر به نظریه شناخته شده ریسمان گردید، که امیدوارکننده‌ترین تلاش برای سازگاری کوانتوم و گرانش است که بزرگترین معضل فیزیک امروز است.

در نظریه ریسمان، محاسبات ریاضیاتی به جهانی با ۱۰ بعد فضایی و یک بعد زمانی اشاره دارند، اما دیگر ابعاد فضایی آنچنان کوچک هستند که حتی با میکروسکوپ نیز دیده نمی‌شوند. گروه‌های متعددی از فیزیکدانان در پی شکار گراویتون هستند، اما تا کنون تمام آن‌ها برای یافتن این ذره فرضی دست خالی بوده‌اند.

چیزهای زیادی درباره نظریه کوانتوم است که ما درک نمی‌کنیم و درک ذرات و قوانین حاکم بر آن‌ها کمک زیادی به استفاده از قدرت پدیده‌های کوانتومی خواهد کرد.

ما هنوز از اثبات وجود گراویتون دور هستیم. فیزیکدان ارشد آزمایشگاه فرمی دان لینکولن در جایی نوشت: «گراویتون‌ها ذرات مورد احترامی به لحاظ نظری هستند، اما اثبات نشده‌اند. بنابراین اگر شنیدید کسی می‌گوید گراویتون‌ها ذراتی هستند که نیروی گرانش را تولید می‌کنند، در ذهن داشته باشید که این حرف معقولی هست،‌اما به طور جهان‌شمول پذیرفته شده نیست. زمان طولانی نیاز داریم تا گراویتون‌ها را به عنوان بخش ثابت شده معبد ذرات زیر اتمی تلقی کنیم.»

منبع: futurism.com

http://telegram.me/nojumiran

http://instagram.com/nojumiran/

آیا کیهان دارای یک “محور شرارت” است؟

تابش پس زمینه کیهانی شامل تعداد بسیار زیادی افت و خیز کوچک است که وقتی آن‌ها مورد تجزیه و تحلیل قرار دهیم متوجه یک جهت‌گیری عجیب و خاص در فضا می‌شویم، گویا کیهان دارای یک محور مشخص است. وجود این محور خاص مشکلاتی را برای مدل استاندارد کیهان‌شناسی پدید آورده است.

اگرچه تابش پس زمینه کیهانی یک توزیع تصافی از افت‌وخیزهاست اما اولین بار در داده‌های ماهواره WMAP مشاهده شد که این افت‌وخیزها کاملا تصادفی نیستند و به نظر می‌رسد یک الگوی خاص از خود نشان می‌دهند و جهت مرجحی در فضا را مشخص می‌نمایند که با الهام از ادبیات سیاسی دولت امریکا به “محور شرارت”  (Axis of Evil) مشهور شد.

خط سفید نمایان‌گر محور شرارت در نقشه تابش پس زمینه کیهانی است.

  • مختصری درباره تابش پس زمینه کیهانی

حدود ۱۳/۸ میلیارد سال قبل کیهان بسیار داغ بوده است و به صورت مخلوطی از ذرات باردار و فوتون‌های پر انرژی بوده است که به دلیل چگالی زیاد ذرات کیهان برای انتشار فوتون‌ها به اندازه کافی شفاف نبوده است. اما با گذشت زمان کیهان به تدریج سرد شد و از انرژی جنبشی ذرات کاسته شد و اتم‌های خنثی شروع به تشکیل یافتن کردند و در نتیجه محیط کیهان رقیق‌تر شد. وقتی ۳۸۰ هزار سال از انفجار بزرگ گذشته بود کیهان به اندازه کافی برای انتشار فوتون‌ها شفاف شد و فوتون‌های اولیه توانستند از میان اتم‌ها و ذرات آزادانه در کیهان منتشر شوند. این فوتون‌ها همان تابش پس زمینه کیهانی یا CMB هستند که در همه جای کیهان انتشار یافته‌اند و اکنون با استفاده از تلکسوپ‌هایی نظیر WMAP و Planck می‌توانیم آن‌ها را با دقت زیادی اندازه‌گیری کنیم.

این تابش ابتدایی ترین نوری است که از انفجار بزرگ باقی مانده و اطلاعات بسیار دقیق و مهمی پیرامون لحظات نخستین کیهان و تحول کیهان در خود دارد.

تصویر افت‌وخیزهای تابش پس زمینه کیهانی تهیه شده توسط تیم تلسکوپ پلانک

  • محور شرارت تابش زمینه کیهانی

تلسکوپ‌های فضایی مثل تلسکوپ پلانک روی تمام کره‌ی آسمان از تابش پس زمینه نقشه برداری کرده‌اند که اگر این کره را باز کنیم چیزی مثل تصویر پایین می‌شود. نقاطی که با رنگ‌های مختلف نشان داده شده نماینده دماهای مختلف هستند. در واقع هر نقطه با نقطه دیگر به مقدار بسیار کمی اختلاف دمایی دارد.

حال اگر این نقاط دمایی که روی کره هستند را بر حسب توابع هماهنگ کروی بسط دهیم در کمال شگفتی خواهیم دید که ممان‌های ۴ قطبی و ۸ قطبی این کره تابش زمینه با دقت بالایی در یک جهت یکسان قرار می‌گیرند. این در حالی است که انتظار داریم تابش CMB کاملا تصادفی و بدون جهت‌گیری خاصی توزیع شده باشد.

اولین بار Kate Land و Joao Magueijo در مقاله‌ای در سال ۲۰۰۵ بر اساس داده‌های WMAP به این جهت‌گیری خاص در نقشه CMB اصطلاح “محور شرارت” را اطلاق کردند.

هم راستایی ممان‌های چهار-قطبی و هشت قطبی در تابش پس زمینه کیهانی که به محور شرارت مشهور است

تفسیر این نتیجه به دلیل وجود خطای کیهانی (Cosmic Variance) بسیار پیچیده است چرا که در واقع جهان مشاهده‌پذیر ما در حقیقت بخشی از یک جهان بزرگ‌تر است.شانس تصادفی می‌گوید که ممکن است برخی از بخش‌های دیگر از کل کیهان که ما نمی‌توانیم مشاهده کنیم افت‌وخیزهای بزرگ‌تر یا کوچک‌تر از بقیه داشته باشند و این محور شرارت کاملا اتفاقی باشد.

به عبارت دیگر محور شرارت ممکن است یک توهم خیالی باشد، الگویی که اگر ما می‌توانستیم کل جهان را ببینیم بی مورد بود. اما، خطای کیهانی بزرگی انحراف‌های تصادفی موضعی را پیش‌بینی می‌کند، و افت‌وخیزها در داده‌های CMB بزرگ‌تر هستند. این افت‌وخیزها انقدر بزرگ نیستند که امکان تفاوت موضعی را کاملا رد کنند، اما کیهان‌شناسان نمی‌توانند به سادگی امکان‌های دیگر برای توضیح محور شرارت را نادیده بگیرند.

  • راه حل‌های پیشنهادی

یکی از راه حل‌های پیشنهادی که توسط Kamionkowski و همکاران مطرح شده این است که تورم کیهانی که در لحظات نخستین کیهان رخ داده به شیوه‌ای کمی متفاوت رخ داده است و موجب عدم تقارن در کیهان شده است. این مدل موجب تغییر کمی در قوانین فیزیک می‌شود، اما اگر درست باشد، اثرات آن را در تابش CMB و توزیع کهکشان‌ها باید مشاهده کنیم.

مدل دیگری که کم‌ترین نقض قوانین فیزیک را در خود دارد توسط Andrew Liddle و Marina Cortes پیشنهاد شده است. این نظریه کیهان را به هندسه‌ی کمی باز توصیف می‌کند بدین معنا که پرتوهای نوری که در ابتدا موازی بوده‌اند طی زمان دچار واگرایی می‌شوند. منجمان با استفاده از رصدهای گوناگون نشان داده‌اند که هندسه کیهان ما تقریبا تخت است- پرتوهای موازی همچنان موازی می‌مانند. تورم کیهانی توجیه ساده‌ای برای تقریبا تخت بودن و نه کاملا تخت بودن ارائه می‌کند. این یعنی جای کمی برای انحراف از تختی وجود دارد. این پیشنهاد به همراه پیشنهاد کامیونکوفسکی که رفتار تورم کمی متفاوت بوده است ممکن است این اثر هندسه باز را تولید کند.

بسیاری از فیزیکدانان روی تورم تمرکز کرده‌اند تا بتوانند محور شرارت را توجیه کنند چرا که هنوز داده‌های به اندازه کافی نداریم تا دقیقا ساز و کار آن را مشخص کنیم. تورم یک ایده کلی است که جای زیادی برای مکانیزم‌های مختلف برای تولید یک کیهان تخت دارد. تلسکوپ‌های WMAP و Planck کمک شایانی کردند تا تعدادی از این نظریه‌های تورمی را کنار بگذاریم، اما هنوز گزینه‌های زیادی هستند که با داده‌های موجود سازگارند.

به هر حال، برای اینکه بدانیم محور شرارت چیست، ایده هایی وجود دارد. یکی از این ایده ها واقعا جذاب است، به گفته ی محققان در واقع ما شاهد منطقه ای هستیم که در آن جهان ما به جهان دیگر ضربه می زند و قوانین فیزیک هم‌دیگر را نقض می کنند.

مدل‌هایی که برای توضیح محور شرارت مطرح شده‌اند نشان دهنده نیاز به داده‌های بیشتر و دقیق‌تر هستند: تلاش‌های نظری تا اینجا به نظر می‌رسد نمی‌خواهند راهی برای برون رفت نشان دهند. متأسفانه، داده‌های دمایی CMB به تنهایی احتمالا برای حل این مسأله کافی نیستند. نقشه‌های دمایی که WMAP و Planck از کل آسمان بدست آورده‌اند  نزدیک به کامل‌ترین حالتی است که می‌توانیم بدست آوریم.

به عبارت دیگر، نیاز داریم به چیزی غیر از طیف توان CMB نگاه کنیم. برخی از جنبه‌های تورم می‌تواند از مد قطبش CMB اندازه گیری شود. این مدل سیگنال بسیار ضعیفی دارد، و تا کنون کسی موفق به مجزا کردن آن از نوفه (نویز) نشده است. اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق توزیع کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی نیز می‌تواند نشانه‌هایی از راه حل مسأله را به ما نشان دهد.

ترجمه و گرد آوری: حسین مصحفی

  • منابع:

http://arstechnica.com/science/2014/03/is-the-universe-lopsided/2/

https://www.newscientist.com/article/dn23301-planck-shows-almost-perfect-cosmos-plus-axis-of-evil/

 

futurism.com

http://www.thephysicsmill.com

  • با ما همراه شوید:

http://telegram.me/nojumiran

http://instagram.com/nojumiran/

 

معرفی کتاب: خدا و فیزیک مدرن

? نام کتاب: “خدا و فیزیک مدرن”
❇️ نویسنده: پل دیویس
❇️ مترجم: علی اندیشه
❇️ ناشر: سروش

? درباره کتاب:

? نویسنده در کتاب «خدا و فیزیک مدرن» مسائل فلسفی متعددی را به بحث می‌کشد. او می‌کوشد دیدگاه های محصول فیزیک جدید (بعد از نظریه نسبیت و نظریه کوانتم) را برای درک ماهیت باورهای دیرینی که تاکنون صرفاً دینی و فردی تلقی می‌شده، تشریح کند.

? ویژگی آثار دیویس، از جمله کتاب حاضر، ناشی از تبحر او در ساده سازی مفاهیم پیچیده علمی است که آن‌ها را برای جمع بسیاری از علاقمندان غیر متخصص نیز جذاب کرده است. فصولی از کتاب مزبور هم که استاد علی اندیشه از ترجمه آلمانی اثر به فارسی برگردانده‌اند این ویژگی را به روانی با خود دارد.

? این کتاب کاملا بی طرفانه و در نهایت صراحت و صداقت نوشته شده است که از روحیه حقیقت جویی نویسنده خبر می‌دهد. روانی مطالب و سبکی سبک در نگارش نیز از امتیازات دیگر کتاب است. در ترجمه هم سعی شده است جملات و مفاهیم با همان روش به فارسی برگردانده شود و پیچیدگی طبیعی مطالب، که خواه ناخواه در خود موضوع سنگین کتاب نهفته است، افزایش نیابد و نقض غرض نشود.

? در کتاب «خدا و فیزیک مدرن» درباره دین صحبت نمی‌شود، بلکه درباره مسائلی که دین در گذشته با آن‌ها درگیر بوده است، گفت‌وگو به میان می‌آید. با این وجود این کتاب، کتاب ساده علوم طبیعی نیست، بلکه درباره علوم طبیعی و تمام مسائل پیوسته بدان است.

? مخاطب این کتاب در درجه اول خواننده ای است که هیچ گونه اطلاعاتی در زمینه علوم طبیعی ندارد، خواه مذهبی باشد یا نباشد. محور اصلی مطالب کتاب در چهار سوال مهم مربوط به حیات تشکیل می‌دهد که عبارتند از اینکه چرا قوانین طبیعی همان گونه که ما آن‌ها را فهمیده‌ایم هستند؟ چرا جهان از همان ماده اولیه شکل دهنده‌اش تشکیل شده است؟ این ماده اولیه چگونه به وجود آمده است؟ نظم و نظام موجود در جهان از کجاست و چگونه پیدا شده است؟

و در پایان کتاب نیز، اولین پاسخ‌های ملموسی که متکی بر درک فیزیک دانان از طبیعت است، به سوال های فوق داده شده است.

? نویسنده کتاب، پل دیویس فیزیکدان انگلیسی الاصل استاد دانشگاه دولتی آریزونای آمریکا و مدیر «مرکز مفاهیم بنیادی در علم» است. زمینه فعالیت‌های تحقیقاتی او کیهان شناسی و زیست شناسی است و کشفیاتی در فیزیک جدید دارد که جوایز علمی تمپلتون، مدال کلوین و جایزه فارادی را برای او به ارمغان آورده است.

کتاب حاضر در ۶ بخش تدوین شده است:
? علوم طبیعی و دین در دنیایی بی ثبات
? پیدایش جهان
? آیا خدا کائنات را به وجود آورده است؟
? چرا جهان به وجود آمده است؟
? زندگی چیست؟
? جزءنگری و کل نگری و روح و روان

تلگرام

اینستاگرام

 

با چه ابزارهایی می‌توان ماهیت انرژی تاریک را تعیین کرد؟ قسمت سوم

? انرژی تاریک را چطور اندازه گیری می‌کنند؟

? در بخش‌های قبل خواندیم که انرژی تاریک به عنوان عامل انبساط شتاب‌دار کیهان چگونه کشف شد و چه پیشنهادهایی برای توجیه آن مطرح هستند. آیا انرژی تاریک همان ثابت کیهان‌شناختی است یا یک میدان ناشناخته جدید است که با زمان تغییر می‌کند و یا شاید نیاز داریم که گرانش را اصلاح کنیم تا بتوانیم انبساط شتابدار را توجیه نماییم؟  در ادامه می‌خواهیم بدانیم که چه روش‌هایی برای اندازه‌گیری انرژی تاریک و تعیین ماهیت آن توسط دانشمندان استفاده می‌شود. با ما همراه باشید تا بیشتر بدانیم.

? رصد ابرنواخترها

? در ۱۹۹۸، دو گروه رصدی که در جستجوی انفجارهای ستاره‌ای از نوع ابرنواختر نوع ۱-آ (که وقتی یک کوتوله سفید سوختش به پایان می‌رسد رخ می‌دهد) بودند. درخشندگی ذاتی یک ابرنواختر نوع ۱-آ با تعیین این‌که با چه سرعتی درخشندگی‌اش رو به کاهش می‌گذارد مشخص است. بنابراین با شمارش روزهایی که طول می‌کشد تا ابرنواختر کم نور شود، می‌توان مقدار نور حاصل از انفجار را حساب کرد؛ سپس با اندازه‌گیری درخشندگی ظاهری آن روی زمین، می‌توان فاصله ابرنواختر و زمانی که نور آن در راه بوده تا به ما برسد را حساب کرد. این نوع از کاوش کیهان‌شناسی را به عنوان روش شمع استاندارد می‌شناسیم.

? همچنین منجمان انتقال به سرخ هر ابرنواختر را نیز اندازه می‌گیرند. انتقال به سرخ به معنای میزان کشیدگی طول موج نور نسبت به  زمان انتشار نور است که نشان‌دهنده میزان انبساط فضا طی مسیر است (کیهان در حال انبساط است). با ترکیب این رصدها منجمان امکان تعیین میزان انبساط کیهان طی زمان را می‌یابند و آن‌چه دو گروه رصد ابرنواخترها با این روش یافتند این بود که سرعت انبساط کیهان نه تنها کند نمی‌شود بلکه در حال شتاب گرفتن و افزایش سرعت است. آن‌ها نتیجه گرفتند: به نظر می‌رسد چیزی پر قدرت بر جاذبه گرانشی غلبه می‌کند.

? تا کنون، مؤثرترین ابزار کاوش انبساط کیهان بر اساس امواج صوتی کیهانی بوده است. لحظاتی پس از انفجار بزرگ، کیهان با یک مخلوط کشسان از یون‌ها، الکترون‌ها و تابش پر شده بود. ناهنجاری‌های چگالی کوچک (که توسط افت‌وخیزهای کوانتومی در لحظات بسیار نخستین ایجاد شده بود) به این زنگوله کیهانی ضربه زد، و امواج صوتی را به خارج فرستاد. ۴۰۰ هزار سال پس از انفجار بزرگ، جهان به اندازه‌ای سرد شد که یون‌ها بتوانند الکترون‌های سست را جذب کنند. در نتیجه اتم‌های خنثی تشکیل شدند و کیهان برای انتشار فوتون‌ها شفاف شد و مخلوط مذکور دیگر کشسان نبود. و چون صوت برای انتشار نیازمند یک محیط کشسان است، امواج صوتی اولیه متوقف شدند، و یک الگوی موجی پاک نشدنی روی ساختارهای بزرگ-مقیاس کیهان ثبت کردند. بنابراین به جای اینکه کهکشان‌ها به صورت کاملا تصادفی توزیع شده باشند، آن‌ها تمایل دارند در یک بازه‌های منظم در فضا قرار گیرند. فاصله مشخصه با انبساط کیهان رشد یافته است و اکنون حدود ۵۰۰ میلیون سال نوری (۱۵۳ مگا پارسک) است. یعنی تجمع کهکشان‌ها بطور منظم در چنین فاصله‌ای قرار گرفته است.

? درست مثل ابرنواخترها که به عنوان شمع‌های استاندارد کار می‌کنند، این الگوی موجی که به نام نوسانات آکوستیکی باریون (BAO) شناخته می‌شوند نیز در نقش خطکش استاندارد عمل می‌کنند. با نشانه‌گذاری مکان تعداد کافی از کهکشان‌ها می‌توان طول ظاهری BAO را اندازه گرفت. سپس با مقیاسه طول پیش‌بینی شده از روی انتقال به سرخ این کهکشان‌ها، می‌توان فاصله این نوسانات آکوستیکی باریون ها را اندازه گرفت. با سنجش انتقال به سرخ این کهکشان‌ها، و رسم آن‌ها بر حسب فاصله، می‌توان فاش کرد که انبساط فضا طی تاریخچه کیهانی چطور رفتار کرده است.

? انفجارهای پرتو گاما

? برخی از منجمان برای پرده برداشتن از راز انرژی تاریک به کاوش‌هایی عجیب از کیهان روی آورده‌اند. انفجارهای پرتو گاما (GRB) یک درخشش لحظه‌ای از تابش پر انرژی در فواصل دور کیهان هستند. تصور می‌شود برخی از آن‌ها زمانی ایجاد می‌شود که هسته یک ستاره بسیار پر جرم رمبش می‌کند و به سیاه‌چاله یا ستاره نوترونی تبدیل می‌شود. گروهی در دانشگاه کالیفرنیا به دنبال استفاده از GRB ها به عنوان نوع جدیدی از شمع‌های استاندارد هستند. به نظر می‌رسد این کار دشوار باشد چرا که این انفجار بسیار پراکنده هستند و در زمانی کوتاه می‌درخشند و خاموش می‌شوند بدون الگوی ظاهری مشخصی. البته استفاده از GRB ها برای کیهان‌شناسی دقیق بسیار محتاطانه انجام می‌شود چرا که هنوز فیزیک این انفجارها به درستی مشخص نیست. معلوم نیست که این GRB ها ناشی از رمبش ستاره و تبدیل شدن به یک ستاره نوترونی چرخان است یا ناشی از سقوط ماده به درون یک سیاه چاله تازه تولد یافته.

? اما وقتی مدل‌های نظری محکم‌تر شوند، ممکن است این انفجارها نیز نوری بر دوران اولیه انرژی تاریک بتابند و این راز را فاش کنند. GRB ها بسیار درخشان‌تر از ابرنواخترهای نوع ۱-آ هستند و می‌توانند برای بررسی ردپای انبساط کیهان تا زمانی که کیهان کمتر از یک میلیارد سال سن داشت استفاده شوند. اگر انرژی تاریک تحول داشته باشد، رصد تا فواصل دور انبساط بسیار مهم خواهد بود.

? امواج گرانشی

? ممکن است نیاز به نوع جدیدی از نجوم نیاز داشته باشیم تا معمای انرژی تاریک را حل کنیم. در سال ۲۰۱۶ رصدخانه امواج گرانشی LIGO سرانجام کشف اعوجاج‌های فضا-زمان که به عنوان امواج گرانشی شناخته می‌شوند را اعلام کرد. این امواج یک پالس متمایز یک کسری از ثانیه به طول می‌انجامد بود که ناشی از برخورد دو سیاه چاله‌اند، که بیش از یک میلیارد سال قبل بر اثر برخورد این دو سیاه چاله یک تکان در ساخت فضا-زمان رخ داد.

با استفاده از امواج گرانشی می‌توان فاصله اجرا را اندازه گرفت. شکل الگوی این امواج جرم و انرژی کل تابش شده از سیاه‌چاله ها را می‌توان محاسبه کرد.با ترکیب این‌ها با شدت امواج رسیده به زمین می‌توان فاصله را سنجید.

? اما رسم تاریخچه انبساط کیهان نیازمند دانستن انتقال به سرخ است که ساده نیست. ممکن است کهکشان میزبان هر یک از این رویدادها را بیابیم و با استفاده از نور آن انتقال به سرخ رویداد امواج گرانشی را بیابیم، اگرچه کهکشان میزبان می‌توان یکی از کهکشان‌‌های متعدد در منطقه وسیعی از آسمان باشد، چرا که آشکارسازهای امواج گرانشی نمی‌توانند جهت دقیق این امواج را مشخص کنند.

اگر تمام این روش‌ها و ابزارها هیچ تغییری در رفتار انرژی تاریک نشان ندهند، پژوهشگران گزینه‌های کمی خواهند داشت و مجبورند تسلیم شوند و ثابت کیهان‌شناختی را بپذیرند.

فیزیکدان‌ها عاشق چیزهای عجیبند، بنابراین اغلب آن‌ها احتمالا امیدوارند از این رصدها نتیجه دیگری بدست آید: بیشتر بخش سازنده کیهان از یک چیزی که عجیب‌تر از انرژی خلاء است پر شده که با زمان تحول می‌یابد. اگر معلوم شود که عامل شتاب کیهان یک میدان انرژی ناشناخته و جدید است یا حتی اصلاح گرانش باشد، نتایج آن بسیار عمیق خواهد بود و درک ما را از عالم تغییر خواهد داد.

منبع: Scientific American

برای مطالب بیشتر به کانال تلگرامی ما رجوع بفرمائید.

صفحه ما در اینستاگرام