مولکولهای آلی از دید اسپیتزر
تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا ، عناصر زندگی را در جهان نوباوه تشخیص داد .
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
دانشمندان با استفاده از اسپیتزر توانستند مولوکول های آلی را در کهکشان آشکار کنند آنزمان که دنیای ما تنها یک چهارم سن فعلی یعنی 14 بیلیون سال داشته است . این ملکولهای بزرگ به عنوان هیدروکربن های آروماتیک (خوشبو) و حلقه دار شناخته شده اند که قاعدتاً از کربن و هیدروژن تشکیل شده اند . این ملکول ها در میان ساختارهای زندگی جای دارند .
عکس : این تصویر گرافیکی گروهی از مولکول های آلی موسوم به ملکول های آروماتیک چند حلقه ای را در جهان نوزاد نشان می دهد .
این ملکول های مرکب در زمین بسیار رایج هستند . آنها در هر لحظه موادی بر پایه کربن را تشکیل می دهند . شما می توانید آنها را در میان دوده های سیاهی که از اگزوز خودروها و نیز از هواپیماها خارج می شوند و در زغالی که برای سوزاندن از آن استفاده می کنید ، بیابید . مولکولها در کهکشانهایی همانند کهکشان خودمان یعنی راه شیری بسیار رایج هستند و نقش مهمی را در شکل گیری ستارگان و سیارات بازی می کنند . اسپیتزر هم اولین تلسکوپی است که این ملکول ها را در فاصله ای بسیار دور دیده است .
دکتر لین یان از مرکز علمی اسپیتزر گفت : این ده بیلیون سال قبل تر از آن سالی است که ما دیده بودیم . حساسیت اسپیتزر 100 بار بیشتر از دیگر تلسکوپ های فروسرخی است که قبلاً به مأموریت فرستاده شده اند که به دانشمندان اجازه می دهد ملکول های آلی در فاصله های بسیار دور براحتی آشکار شوند .
باتوجه به اینکه زمین تقریبا ً 4.5 بیلیون ساله است این مواد آلی در هستی وجود داشته اند و قبل از اینکه سیاره ما و منظومه شمسی شکل بگیرد و حتی پدید آمدن منظومه شمسی ما را دیده اند . طیف سنج فروسرخی اسپیتزر ، نور فروسرخی کهکشان ها را به عوارضی واضح و قابل رویت تبدیل می کند . در نتیجه آنها می توانند حضور ترکیبات آلی را اشکار نمایند . این عوارض آلی شمارنده ای برای مقیاس فاصله ای این کهکشانها از ما را به دست دانشمندان می دهند . این اولین باری است که دانشمندان توانسته اند فاصله ای بیشتر از ده بیلیون سال نوری را بوسیله اثرانگشت های طیفی هیدروکربن های آروماتیک حاقه دار اندازه گیری کنند .
اطلاعات بیشتر درباره تلسکوپ فروسرخی اسپیتزر :
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
چرخش سريع ستاره‌هاي نوترونی
مشاهدات تازه چاندرا اطلاعات بي‌سابقه‌اي را در مورد دليل چرخش سريع ستاره‌هاي نوترونی آشكار مي‌كند.
محدوده‌هاي پرتجمع ستاره‌هاي كروي خوشة توكاناي47 ( tucanae 47 ) ،جايي كه ستاره‌ها كمتر از يك پانزدهم سال نوري فاصله دارند . تقريباً 24 تپندة ميلي‌ثانيه‌اي ( milisecond pulsar ) در اين مكان واقع شده‌اند . اطلاعات حاصله از اين ستاره با معلومات بسياري از دوتايي‌هاي اشعة x سازگار است اين اطلاعات زنجيرة محكمي از شواهد براي تأييد نظريه فراهم مي‌آورد .مشاهدات تازه چاندرا اطلاعات بي‌سابقه‌اي را در مورد دليل چرخش سريع ستاره‌هاي نيوتروني (كه تپنده‌هاي ميلي‌ثانيه‌اي ناميده مي‌شوند) آشكار مي‌كند . در اين مورد حقيقت مسأله مربوط است به مكان(location) محدوده‌هاي پرتجمع ستاره‌هاي كروي خوشة توكاناي47 ( tucanae 47 ) ،جايي كه ستاره‌ها كمتر از يك پانزدهم سال نوري فاصله دارند . تقريباً 24 تپندة ميلي‌ثانيه‌اي ( milisecond pulsar ) در اين مكان واقع شده‌اند . اين نمونة عظيم منبع بزرگي براي ستاره شناساني است كه دربارة منشأ تپنده‌ها تحقيق مي‌كنند و موقعيت‌هاي زيادي را براي يافتن نمونه‌هاي انتقالي ، همچون Tuc 47 فراهم مي‌آورد . …… نمونه‌اي برجسته‌اي در اين تجمع است چرا كه تشعشعات x پر انرژي‌تري را نسبت به بقيه توليد مي‌كند . اين نقاط بي‌قاعده براي منابع مختلف اشعه x ، به علت برخورد بين ماده در گردش از يك ستاره مجاور و ذراتي كه با سرعتي نزديك به سرعت نور از تپنده‌ها مي‌گريزند ، موج تكانه‌اي ناميده مي‌شوند . دگرگوني‌هاي نظام‌منددر نور و اشعه x متناظر با پريود گردش ستاره‌ها اين تفسير را تأييد مي‌كند .
يك تيم اخترشناسان از مركز اخترفيزيك هاروارد-سيمتسون در كمبريج توضيح مي‌دهند كه كليد اثر اشعه x و تغيير پذيري نور از Tuc 47 تقريباً با مشاهداتي كه از دوتايي J1808 انجام شده يكسان است . آنها اظهار مي‌كنند كه اين تشابهات ميان يك تپنده ميلي‌ثانيه‌اي شناخته شده و يك دوتايي اشعه x ، پيوند اطلاعاتي بزرگي ميان اين گونه‌ها به وجود مي‌اورد .در نظريه ، اولين گام در جهت بوجود آمدن يك تپنده ميلي‌ثانيه‌اي ، تشكيل يك ستارة نيوتروني است . هنگامي كه يك ستارة عظيم به ابرنواختر تبديل مي‌شود ، چنانچه ستارة نيوتروني در يك خوشة كروي باشد ، اين ستاره رقص سرگردان و نا‌منظمي را پيرامون مركز خوشه انجام مي‌دهد و يك ستارة مجاور را تحت تأثير خود قرار مي‌دهد كه ممكن است بعداً اين ستاره با ستارة ديگري جانشين شود .
در يك طبقة رقص پرتجمع ، ازدحام در يك خوشة كروي مي‌تواند موجب حركت ستارة نيوتروني به نزديكي ستارة مجاور شود و يا موجب تشكيل دوتايي نزديك‌تري بشود . هنگامي كه دوتايي به مقدار كافي به هم نزديك شوند ، ستارة نيوتروني شروع به كشيدن و جذب ذرات از ستارة مقابل مي‌كند همچنان كه ذرات به ستاره نيوتروني سقوط مي‌كنند ،ستاره اشعة x آزاد مي‌كنند . يك سيستم دو تايي اشعة x تشكيل شده است و ستارة نيوتروني مرحلة دوم را (كه مرحله‌اي بنيادي است ) در جهت تبديل به يك تپندة ميلي ثانيه‌ايپشت بر گذاشته است .ذراتي كه به طرف ستارة نيوتروني سقوط مي‌كنند به آرامي مي‌چرخانند ، به همان شيوه‌اي كه يك چرخ و فلك بچه مي‌تواند به هنگام نزديك شدن ، با يك هل به چرخش درآيد . پس از 10 تا 100 سال نوري هل ! ستارة نيوتروني تنها در چند ميلي ثانيه يك دور مي‌زند . در نهايت به سبب چرخش سريع ستارة نيوتروني يا تكامل ستاره‌هاي مجاور ، گسيل و سقوط ذرات متوقف مي شود ، ميزان انتشار اشعة x تنزل مي‌يابد و ستارة نيوتروني به شكل يك تپندة ميلي ثانيه‌اي منتشر كنندة امواج راديويي پديدار مي‌شود .
اين احتمال وجود دارد كه ستارة مجاور در Tuc 47 - يك ستارة عادي با حرمي نزديك به يك هشتم بيشتر از جرم خورشيد - يك شريك جديد است ، تا اينكه يك ستارة مجاوري كه موجب چرخش تپنده شده باشد . اين شريك جديد ، در مبادلاتي كه طي آن شريك قيلي پس زده شده ، پديدار شده است . دوتايي اشعه x J1808 يك خوشة كروي نمي‌باشد و بسيار محتمل است كه با ستارة مجاور اصلي (كه به اندازة يك كوتولة قهوه‌اي با جرمي كمتر از 5 درصد خورشيد در آمده است ) در تعامل باشد.بيشتر اخترشناسان اين نظريه را براي تشكيل تپنده‌هاي ميلي‌ثانيه‌اي پذيرفته‌اند ، چرا كه آنها ستاره‌هاي نيوتروني شتابدار را در سيستم‌هاي دوتايي اشعة x مشاهده كرده‌اند وتقريباً تمامي تپنده‌هاي ميلي‌ثانيه‌اي در سيستم‌هاي دوتايي مشاهده شده‌اند . تاكنون دليل قاطعي براي رد اين تئوري نبوده است زيرا اطلاعات بسيار كمي در رابطه با جرم‌هاي انتقالي بين مراحل دوم و آخر در دست است . اين دليل داغ بودن موضوع Tuc 47 است . اطلاعات حاصله از اين ستاره با معلومات بسياري از دوتايي‌هاي اشعة x سازگار است .J1808 يك دوتايي اشعه x است كه شباهت‌هاي بسياري به تپنده‌هاي ميلي ثانيه‌اي دارد ، اين اطلاعات زنجيرة محكمي از شواهد براي تأييد نظريه فراهم مي‌آورد
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
ابررایانه‌ها، نمای تاج خورشیدی را رسم می‌کنند
اخترشناسان با استفاده از مجموعه‌ای از سریع‌ترین ابررایانه‌های جهان توانستند حالت جو خورشید را با دقتی بی‌نظیر تعیین کنند. با این کار بهتر می‌توان شرایط طوفان‌هاای خورشیدی را پیش‌بینی کرد و نسبت به وقوع پیامدهای آن در مناطق نزدیک به قطب هشدار داد
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
ابرهای گاز داغی که در فوران‌های تاج خورشیدی از خورشید خارج می‌شوند، طوفانی از ذرات یونیزه پرانرژی را تشکیل می‌دهند که می‌تواند ماهواره‌ها را بسوزاند، شبکه‌های انتقال برق و مخابرات را با اختلال روبرو کند و فضانوردان را به کام مرگ بفرستد. پیش‌بینی این طوفان‌ها کار آسانی نیست، زیرا هر فورانی در تاج خورشیدی به وقوع طوفان ذرات منجر نمی‌شود. ستاره‌شناسان حدس می‌زنند چاشنی وقوع این طوفان، جهت‌گیری میدان مغناطیسی ابر فوران‌یافته باشد. اگر این میدان در جهت میدان مغناطیسی زمین قرار گیرد، شرایط محلی کاملا آرام است؛ اما وای به روزی که این دو میدان در جهت‌های مقابل یکدیگر قرار گیرند، آن‌وقت است که طوفان‌های شدید مغناطیسی شکل می‌گیرند.
در حال حاضر، مدیریت ملی جو و اقیانوس ایالات متحده (NOAA)، طوفان‌های خورشیدی احتمالی را با تحلیل داده‌های ارسالی ماهواره‌ها پیش‌بینی می‌کند؛ روشی که تا رسیدن به یک پیش‌بینی ایده‌آل فاصله زیادی دارد. اما گروهی از دانشمندان به سرپرستی زوران میکیچ، عضو هیات‌علمی گروه بین‌المللی کاربرد علوم در سان‌دیه‌گو، مدل رایانه‌ای دقیقی از جو خارجی را بر اساس فعالیت‌های مغناطیسی سطح خورشید (نورکره) تهیه کرده‌اند و با استفاده از ابررایانه مرکز تحقیقات آمس ناسا و مرکز ابررایانه سان‌دیه گو، حالت تاج خورشید را بدست آورند. فعالیت‌های مغناطیسی نورکره، تاج حلقه‌مانند خورشید را شکل می‌دهد، و فوران‌های عظیم تاج خورشیدی هم در این‌جا آغاز می‌شوند.
پیش‌از این، دانشمندان توانسته بودند مدل ساده‌تری را تدوین کنند، اما این بار با شبیه‌سازی دقیق‌تر چگونگی شارش انرژی در تاج خورشیدی توانستند آن را ارتقا بخشند. این مدل جدید به‌خوبی توانست شکل کامل تاج خورشید را زمانی‌که برای اولین بار در خورشیدگرفتگی فروردین‌ماه امسال ظاهر شد، پیش‌بینی کند. در حالت عادی نور سطح خورشید به قدری زیاد است که تاج محو می‌شود و فقط زمانی می‌توان جو بیرونی خورشید را دید که در پدیده‌ای مانند خورشیدگرفتگی، نور سطح این ستاره به‌شدت کاهش یابد
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شرح عکس: جهت‌گیری میدان‌های مغناطیسی (خطوط رنگی) مشخص می‌کند که آیا این فوران خورشیدی به یک طوفان مغناطیسی خطرناک در اطراف زمین منجر خواهد شد یا خیر.
مدل این گروه تا به امروز، بهترین مدل برای پیش‌بینی شکل تاج خورشید است، اما میکیچ معتقد است که هنوز به ده سال زمان نیاز است تا بتوان یک طوفان خورشیدی را بر اساس شبیه‌سازی‌های خورشیدی پیش‌بینی کرد. اما این بدان معنی نیست که کار میکیچ و همکارانش ارزش خاصی نداشته باشد. جهت‌گیری میدان مغناطیسی فوران‌های تاج به شرایط فیزیکی تاج بستگی دارد و این شرایط فیزیکی، همانی است که شبیه‌سازی‌های جدید پیش‌بینی می‌کنند. با این مدل‌ها می‌توان پیش‌بینی کرد که آیا این توده ابر به زمین برخورد خواهد کرد یا از کنارش عبور می‌کند و اگر به زمین برخورد می‌کند، چه بلایی بر سر زمین خواهد آورد. این مدل هم‌چنین به درک بهتر ما از خورشید نیز کمک خواهد کرد. با شناختن ساختار کلی تاج و تحول آن می‌توان به فرآیندهای درون خورشید نیز پی برد و بسیاری از اسرار ستاره زندگی‌بخش زمین را برملا کرد، مثلا اینکه این میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی چگونه تشکیل می‌شوند
حتی بال‌زدن یک پروانه هم زمین را تکان می‌دهد
فناوری‌های جدید موقعیت‌سنجی این امکان را در اختیار دانشمندان قرار داده است تا منشا و گستره لنگ‌زدن‌های کوتاه‌مدت زمین را به‌دقت شناسایی کنند. دانشمندان نشان داده‌اند که تغییرات روزانه آب‌وهوایی، زمین را تا یک هفته تکان می‌دهد
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
گردش زمین به‌دور محورش همانند گردش یک فرفره است، با این تفاوت که ساده و منظم نیست و انبوهی از تکان‌ها و لق‌زدن‌ها با دوره‌های متغیر، از چند دقیقه تا میلیاردها سال، در آن روی می‌دهد. برخی از این حرکت‌ها به‌خوبی بررسی شده‌اند، مانند تکان‌های 433 روزه چاندلر و لق‌زدن سالیانه که با هم، محور زمین را تا ده متر نسبت به مرکز اسمی خود کج می‌کنند. اما بررسی لق‌زدن‌های نامنظم یک هفته‌ای زمین دشوارتر است، زیرا در برابر دیگر لنگ‌زدن‌های زمین ضعیف‌ترند و در آنها پنهان می‌مانند.
اما اکنون پژوهشگران بلژیکی و فرانسوی توانسته‌اند با استفاده از سیستم موقعیت‌یابی جهانی، GPS، حرکت‌های لق‌زدنی زمین را از آذر تا بهمن 1384 ثبت و تحلیل کنند. در این سه ماه و نیم، تکان‌های لقی سالیانه و چاندلر در رویدادی که هر 6.4 سال یک‌بار تکرار می‌شود، اثرات یکدیگر را خنثی کردند و این فرصت برای پژوهشگران پیش آمد تا لق‌زدن‌های ضعیف‌تر زمین را اندازه‌گیری کنند. در طول این مدت، قطب شمال زمین حلقه‌های کوچکی را پیمود که ابعاد آنها از یک ورق A4 تا یک تلفن همراه تغییر می‌کرد، اما جالب این بود که موقعیت قطب شمال در تمام این دوره از سطحی یک‌متر مربعی خارج نشد.
سباستین لامبرت، کارشناس رصدخانه سلطنتی بلژیک و همکارانش در آنجا و رصدخانه پاریس، با استفاده از داده‌های جدید GPS که محل قطب شمال را با دقتی بی‌نظیر مشخص می‌کند، لنگی‌های ضعیف زمین را اندازه‌گیری و تحلیل کردند. آنها در مقاله خود که در شماره دهم تیرماه ژئوگرافیکال ریسرچ لترز به‌چاپ خواهد رسید، نتیجه گرفته‌اند که الگوهای آب‌وهوایی نیمکره شمالی زمین نقش بسیار مهمی در این لنگ‌زدن‌ها ایفا می‌کند. موقعیت مراکز پرفشار و کم‌فشار (مثلا برفراز آسیا و اروپای شمالی) و چگونگی ارتباط این سیستم‌های آب‌وهوایی با یکدیگر، اثراتی قابل اندازه‌گیری در تحریک این لق‌زدن‌های کوتاه‌مدت ایجاد کرده‌اند.
اقیانوس‌ها هم در این میان بی‌اثر نیستند. این گروه تحقیقاتی توانسته است تغییرات فشار اقیانوسی و جوی را به حرکت‌های اندازه‌گیری شده زمین مرتبط کند. پیش از این زمین‌شناسان ارتباط تغییرات فشارهای اقیانوس و جو زمین را با لنگ‌زدن چاندلر نشان داده بودند، اما برای نخستین بار است که آنها فهمیده‌اند تغییرات روزانه فشار هوا و آب، اثراتی قابل اندازه‌گیری روی زمین دارد. الگوهای آب‌وهوایی، رویدادهایی آشوب‌ناک هستند که رفتار بسیار عجیبی دارند. بال زدن یک پروانه در گوشه‌ای از دنیا می‌تواند در جایی دیگر، طوفانی عظیم به‌راه بیاندازد. با این یافته جدید، تغییرات آب‌وهوایی زمین اهمیتی بیش‌ازپیش می‌یابد، چرا که شبانه‌روز زمین را تحت تاثیر قرار می دهد
سفر حيات فرازمينى همراه با باران سرخ !؟
بارانی از مواد شبيه باكترى كه يك دنباله دار در حال گذر آنها را در سال 2001 روى زمين پاشيده است. بارانی که به گفته یکی از دانشمندان هندی نوعی از حیات را از فضا به زمین آورده.
روى يك قفسه در آزمايشگاه ميكروبيولوژى دانشگاه شفيلد يك بطرى كوچك وجود دارد كه محتوى يك مايع قرمز است. اين مايع كدر و بدمنظره است. با اين حال اگر يك گروه از دانشمندان درست گفته باشند، اين بطرى كوچك اولين نمونه هاى حيات فرازمينى را در خود جاى داده است كه توسط محققين منزوى شده است.
درون اين بطرى نمونه هاى باقى مانده يكى از عجيب ترين وقايع تاريخ هواشناسى اخير وجود دارد. روز ۲۱ جولاى سال ۲۰۰۱ بارانى كه به رنگ خون بود روى ناحيه كرالا در غرب كشور هند باريدن گرفت. رگبارهاى شديد اين باران براى دو ماه ادامه داشت. اين باران خون رنگ در سرتاسر ساحل مى باريد و لباس هاى مردم محلى را صورتى رنگ كرد، برگ درخت ها را سوزاند و در برخى نقاط مانند صفحات قرمز رنگ فرود مى آمد.
نتيجه پژوهش ها بيانگر آن بود كه دليل قرمزى اين باران غبارهايى بود كه باد، از صحراى عربستان با خود حمل كرده و سپس آن را بر روى كارالا فروريخت. اما «گادفرى لوئيس» فيزيكدانى از دانشگاه ماهاتما گاندى بعد از جمع آورى نمونه هايى از باقيمانده هاى اين باران به اين نتيجه رسيده است كه اين توضيح «مزخرف» است. وى مى گويد: «اگر شما با استفاده از يك ميكروسكوپ به اين ذرات نگاه كنيد، خواهيد ديد كه آنها غبار نيستند بلكه داراى يك ظاهر بيولوژيكى مشخص هستند.» وى نتيجه گرفته كه اين باران از مواد شبيه باكترى ساخته شده بود كه يك دنباله دار در حال گذر آنها را روى زمين پاشيده است. خلاصه اينكه اين دنباله دار در سال ۲۰۰۱ بيگانگان فرازمينى را بر روى كره زمين فرو ريخته است.
البته اين فرضيه نتوانسته تمامى دانشمندان را متقاعد كند. درواقع بيشتر پژوهشگران بر اين باورند كه اين نظريه بسيار قابل ترديد و مشكوك است. يكى از دانشمندان با ارسال يك پيغام بر روى پايگاه اطلاع رسانى «لوئيس» نظريه وى را «چرند» توصيف كرده است.
اما تعدادى از پژوهشگران باور دارند كه نظريه «لوئيس» قابل تعمق است و در حال پيگيرى پژوهش هاى وى هستند. «ميلتون واينرايت» كه يك ميكروبيولوژيست در شفيلد است در حال انجام برخى آزمايش ها بر روى باران سرخ كرالا است. وى مى گويد: «خيلى زود است كه بگوييم در اين بطرى چه چيزى وجود دارد. اما مسلماً غبار نيست. از طرفى هيچگونه DNA در اين مايع وجود ندارد، اما باكترى هاى فرازمينى لزوماً محتوى DNA نيستند.»
يكى از جوانب اصلى فرضيه «لوئيس» مدت زمان بارش باران بر روى كرالا است. وى مى گويد بارش دو ماهه زمان زيادى براى غبارهايى است كه توسط باد حمل مى شوند. علاوه بر آن يك تجزيه و تحليل نشان مى دهد ذرات حاوى ۵۰ درصد كربن، ۴۵ درصد اكسيژن با رگه هايى از سديم و آهن هستند كه در نتيجه با مواد بيولوژيكى همخوانى دارند. «لوئيس» همچنين كشف كرد كه چند ساعت قبل از بارش باران سرخ، صداى غرشى شنيده شد كه خانه هاى كرالا را به لرزه در آورد. وى ادعا مى كند كه فقط يك شهاب سنگ مى توانست چنين صداى انفجارى را ايجاد كند. اين شهاب سنگ از دنباله دار در حال عبور جدا شد و با سرعت زياد به سمت ساحل پرتاب شد كه در حين حركت ميكروب هايى را پخش كرده است. اين ميكروب ها با ابرها تركيب شدند و به همراه باران فرود آمدند. دانشمندان زيادى مى پذيرند كه دنباله دارها داراى مواد شيميايى فراوانى هستند و تعداد كمى از دانشمندان مانند «فرد هويل» (فرضيه پرداز انگليسى) استدلال كردند كه حيات زمينى حاصل تكامل ميكروب هايى است كه توسط دنباله دارها بر روى زمين آورده شدند. اما بيشتر پژوهشگران مى گويند كه «لوئيس» در مرتبط ساختن اين باران با ميكروب هاى يك دنباله دار بسيار زياده روى كرده است. اما «لوئيس» از نظريه خود پشيمان نيست. وى مى گويد: «اگر فردى فرضيه اى مانند اين را بشنود - يعنى اينكه چنين واقعه اى ناشى از يك دنباله دار بوده- آن را به عنوان يك نتيجه گيرى غيرقابل باور رد مى كند. مادامى كه افراد استدلال هاى ما را درك نكنند، اين فرضيه كه بيولوژى فرازمينى عامل اين باران قرمز بود را به عنوان يك موضوع غير ممكن انكار مى كنند.
یک منظومه سیاره‌ای مصنوعی برای یافتن ابعاد بالاتر
آلبرت اینشتین در اوایل قرن بیستم نشان داد جهان اطراف ما چهاربعدی است، متشکل از سه بعد فضا و یک بعد زمان. اما خیلی زود این پرسش مطرح شد که آیا ابعاد بالاتری نیز وجود دارند یا خیر. نظریه‌پردازان فیزیک سالها است مدل‌های ریاضی پیچیده‌ای را تدوین می‌کنند تا حدی بر ابعاد عالم بیابند. معروف‌ترین این نظریه‌ها قطعا نظریه ریسمان است که پس‌از سالها تلاش، هنوز به یک شاهد تجربی بر تایید پیش‌بینی‌هایش دست نیافته است. مشکل این‌جا است که فیزیک‌دانان دقیقا نمی‌دانند چگونه می‌توان با ابزارهای سه‌بعدی موجود، ابعاد بالاتر را اندازه‌گیری کرد
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
یک راه‌حل، استفاده از گرانش است، دوربرد ترین نیروی عالم که می‌تواند با نفوذ به ابعاد بالاتر، شواهد مورد نیاز فیزیک‌دانان را فراهم کند. سال‌های سال است فیزیک‌دانان به قانون عکس مجذور فاصله نیوتون مشکوکند و تلاش می‌کنند با انجام آزمایش‌های دقیق بفهمند آیا توان پارامتر فاصله در قانون گرانش عمومی نیوتون عدد صحیح 2 است یا مقادیر اعشاری هم وجود دارد. اگر مقدار اعشاری پیدا شود، قانون گرانش عمومی جدید می‌تواند بخشی از پدیده‌های مبهم اخترشناسی را مانند وجود ماده تاریک به‌سادگی توضیح دهد و احتمالا نشانه‌هایی از ابعاد بالاتر را آشکار کند. به‌تازگی، دو فیزیک‌دان هندی و اوکراینی پیشنهاد داده‌اند یک روش مناسب استفاده از گرانش، و بررسی حرکت اجرام یک منظومه سیاره‌ای کوچک در آزمایشگاهی فضایی است.
تجهیزات پیشرفته و ابزارهای بسیار حساس امروزی موجب شده است فیزیک‌دانان اسرار بیشتری از این عالم را کشف کنند و جالب این‌جا است که روند کشف این اسرار بسیار سریع‌تر از روند درک آنها است. بشر تاکنون توانسته فقط با 4درصد انرژی درون عالم آشنا شود. 96درصد دیگر را ماده تاریک (26درصد) و انرژی تاریک (70درصد) تشکیل می‌دهند که انرژی تاریک را هم تنها شش سال است که می شناسیم. یک پیشنهاد برای انرژی تاریک این است که این موجود اصلا چیز عجیبی نیست، بلکه همان گرانش است که در فواصل بسیار دور به شکل دیگری ظاهر شده است. شاید هم یک بعد بالاتر در این میان نقش دارد.
ایده رفتار متفاوت گرانش در فواصل دور ایده جدیدی نیست. در دهه 1980، اخترشناسان با بررسی داده‌های ارسالی فضاپیماهای پایونیر 10 و 11 متوجه شدند که این فضاپیماها دقیقا در محل پیش‌بینی شده نیستند. نیرویی بیشتر از گرانش خورشید حرکت آنها را کند کرده بود. متاسفانه پایونیرها در معرض نیروهای مختلفی بودند: بادهای خورشیدی آنها را به پیش می‌راندند، پرتوهای کیهانی به آنها ضربه می‌زدند و برخورد با اجرام درون منظومه آنها را به این طرف و آن طرف منحرف می‌کرد. چنین آزمایشگاه شلوغی برای شناسایی نشانه‌های ظریف ابعاد بالاتر مناسب نبود.
وارون صحنی، اخترفیزیک‌دان مرکز درون‌دانشگاهی نجوم و اخترفیزیک پونه، هند و یوری شتانف، عضو هیات‌علمی موسسه فیزیک نظری بگولیوبف در کیف، اوکراین در مقاله‌ای پیشنهاد کرده‌اند آزمایشگاهی ساخته شود تا نیروی گرانش بدون دخالت نیروهای خارجی آزمایش شود. آزمایشگاه پیشنهادی آنها آپسیس(APSIS) نام دارد که مخفف عبارت منظومه سیاره‌ای مصنوعی در فضا است.
آنها در واقع فضاپیمایی به شکل یک منظومه خورشیدی کوچک را پیشنهاد کرده‌اند که در نقطه دوم لاگرانژی زمین قرار خواهد گرفت، جایی روی خط واصل زمین و خورشید که 1.5 میلیون کیلومتر از زمین دورتر است. گرانش زمین و خورشید در نقطه دوم لاگرانژی به شکلی است که مدار بسیار پایداری با دوره تناوب یک سال ایجاد می‌کند. فضاپیمای WMAP هم‌اکنون در این ناحیه قرار دارد و تلسکوپ فضایی جیمزوب هم دد سال 2013 به این نقطه پرتاب خواهد شد. این منظومه مصنوعی را فضاپیمایی بزرگ احاطه خواهد کرد که آن را از پرتوهای کیهانی، غبار، بادهای خورشیدی و هر عامل موثر دیگری بر حرکت سیارات کوچک محافظت خواهد کرد. حتی مخزن سوخت فضاپیما که جرمش مرتب کاهش می‌یابد نیز باید در فاصله دوری از این منظومه قرار بگیرد تا آنها تغییرات گرانش مخزن سوخت را احساس نکنند.
وقتی فضاپیما در نقطه دوم لاگرانژی قرار گرفت، سیارات کوچک در مدارهای بیضوی درون پوشش محافظ رها خواهند شد. این سیارات در واقع گوی‌های استانداردی هستند که در فاصله 10 سانتی‌متری جسم مرکزی که کره‌ای 5 کیلوگرمی است، حرکت می‌کنند. فضاپیما هم‌چنین به لیزری مجهز خواهد بود تا اگر سیارات حرکت خود را به‌درستی آغاز نکردند و مدارشان شکل کاملی نداشت، با اعمال فشارهای تابشی پرتوهای لیزر مدارشان را تصحیح کند. ابزارهای بسیار حساس نصب‌شده در فضاپیما در طول چند سال، موقعیت اجرام را با دقت بسیار زیادی زیر نظر خواهد داشت؛ بدین ترتیب هر گونه انحرافی در مدار این سیارات، هرقدر اندک، می‌تواند به تایید یا رد دیگر مدل‌های گرانشی، وجود ابعاد بالاتر، خواص انرژی تاریک و ماده تاریک بیانجامد؛ به‌عنوان مثال اگر دقت اندازه‌گیری انتقال حضیض مدار سیارات به کسری از ثانیه‌قوس برسد، اندازه‌گیری‌ها می‌تواند وجود یا رد بعد پنجم را نشان دهند. اما این طرح تازه ارایه شده و ممکن است سالها طول بکشد تا به مرحله اجرا درآید.
نــــجـــوم و اخـــتـــرفـــيـــزيــــك
نويسنده: اريك اوبلاكر
مترجم: سهيل رضايي
منبع: باشگاه انديشه
ما بر اساس دانش امروزي خود مي‌توانيم چنين حساب كنيم كه شايد ميلياردها دستگاه خورشيدي با سياره‌هايي مشابه زمين در عالم وجود دارد كه به هر حال مشكل بتوانيم با سفينه‌هاي فضايي خود به آنها دست يابيم. ولي برعكس، همسايگان نزديك زمين، از قبيل ماه، زهره و مريخ را مي‌توان به سادگي با سفينه‌هايي بدون سرنشين پژوهش كرد و ممكن است كه در اين كرات به وجود حيات پي برد. در حالي كه عطارد نزديك‌ترين سياره به خورشيد، ماه و نيز سياره‌هاي خارجي دستگاه خورشيدي از قبيل مشتري و زحل هرگز مسكوني نبوده‌اند، اين مسأله در مورد زهره و مريخ هميشه قابل تصور است. به هر جهت امروزه درجه‌ي حرارت سطح كره‌ي زهره حدود 500 درجه سانتي‌گراد است، به نحوي كه در حال حاضر اين كره غيرقابل سكونت است. در مورد كره‌ي مريخ اين امر به درستي روشن نيست. حدود 100 سال پيش مردم هنوز معتقد به حيات موجودات باهوش بر سطح كره‌ي مريخ بودند. اخترشناس ايتاليايي، «شياپارلي» بر اين باور بود كه بر سطح اين سياره‌ي سرخ‌فام، آبراهه‌ها و شبكه‌هايي را كشف كرده است كه مردم آنها را آثار ساختماني يك تمدن كاملاً پيشرفته تصور مي‌كردند. امروزه مي‌دانيم كه اين آبراهه‌ها هيچ وجود ندارند. همچنين وجود بناهايي شبيه اهرام مصر و كوهي كه سطح آن تا حدودي چهره‌ي انسان را به خاطر مي‌آورد، مداركي نيستند كه دلالت بر آن كنند كه زماني در اين سياره حيات وجود داشته است. اين آثار مي‌توانند به طور طبيعي نيز ايجاد شده باشند. روي زمين نيز صخره سنگ‌هايي وجود دارد كه انگار يك پيكرتراش آنها را به صورت پيكره‌هايي مشخص درآورده است، هر چند كه اين اشكال در اثر نيروهاي طبيعت ايجاد شده‌اند.
هر دو سفينه‌ي فضايي آزمايشگاهي وايكنيگ 1 و 2، كه سال 1976 بر سطح كره‌ي مريخ فرود آمدند نتوانستند در آنجا هيچ اثري از حيات را ثابت كنند. البته اين سياره داراي جو است، اما اين جو بسيار رقيق است، به نحوي كه تشعشعات خطرناك زيادي مي‌توانند بر سطح كره‌ي مريخ برسند. آب‌هاي جاري كه موجودات زنده مي‌توانستند در آن در برابر اين تشعشع‌ها حفاظت شوند، در كره‌ي مريخ وجود ندارد، زيرا براي وجود آب هواي حداقل معيني لازم است. ولي آيا هميشه اين طور بوده است؟
تصاوير ماهواره‌اي از اين سياره‌ها، در مكان‌هاي مختلف آن، بسترهاي رودخانه‌اي عظيم خشك شده‌اي را نشان مي‌دهند كه بايد زماني آب در آنها جريان مي‌داشته است. شايد كره‌ي مريخ پيش‌تر جوي فشرده‌تر، رودخانه و دريا داشته است. نيز اينكه كاملاً ممكن است كه در آنجا زماني موجودات زنده‌ي ساده وجود داشته است. بسياري از دانشمندان بر اين باورند كه اين سياره جو خود را در اثر برخورد و تصادم با يك سياره‌ي كوچك به طور كامل از دست داده است. ولي توضيحات ديگري نيز براي اين واقعيت كه كره‌ي مريخ امروز متروك و زيست دشمن است وجود دارد. به طور مسلم، مي‌تواند در عمليات سفره‌هاي فضايي بيشتري كه در جريان است ـ از قبيل اعزام سفينه‌هاي فضايي بدون سرنشين آمريكايي «پژوهشگر مريخ» و «روياب مريخ» كه در سال 1996 آغاز شد ـ شگفتي‌هاي بيشتري درباره‌ي اين سياره كشف شود. به هر حال بر اساس سطح دانش امروزي بشر بايد گفت كه به استثناي كره‌ي زمين در دستگاه خورشيدي ما حيات وجود ندارد. در ساير بخش‌هاي دستگاه راه شيري، ما نيز با وجود آنكه به دفعات خبرهاي پرسروصدا و شورانگيز از ديدار موجودات باهوش خارج از كره‌ي خاكي انتشار يافته و مي‌يابد، تاكنون هرگز وجود حيات به اثبات نرسيده است.
اگرچه هنوز حيات خارج از زمين، به طور يقين به اثبات نرسيده است، با وجود اين بسياري از شواهد دلالت بر آن دارند كه سياره‌هاي مسكوني ديگري نيز در عالم وجود دارد. تجربه‌ي به دست آمده عمومي و كلي اين است كه در فضاي عالم هيچ چيز منحصر به فرد نيست و در همه جاي عالم انواع همگن كهكشان‌ها، ستارگان و عناصر اصلي شيمیايي يافت مي‌شود. پس چرا اين قاعده در مورد حيات صدق نكند؟ حتي اگر براي اثبات اين امر هيچ دليلي هم نداشته باشيم باز حداقل مي‌دانيم كه در همه جاي عالم هستي، مواد آلي پيچيده، يا به عبارت ديگر سنگ‌بناهاي اصلي حيات به فراواني وجود دارد. در بسياري از مناطق تشكيل ستاره‌اي و شهاب‌سنگ‌ها چنين موادي را يافته‌اند. فضاپيماي بدون سرنشين آمريكايي «پايونير10» که در سال 1985 دستگاه خورشيدي ما را ترك كرد، شايد صدها هزار سال ديگر از برابر شماري از ستاره‌اي ثابت ديگر در مسير پرواز خود عبور كند. اين ستاره‌ها ممكن است به دور خود سياره‌هايي را در مدار داشته باشند كه داراي حيات و مسكوني باشند. دانشمندان با در نظر گرفتن اين فرضيه‌ي نامحتمل و ضعيف، اين فضاپيماي كوچك را مجهز به سي‌دي كرده‌اند كه بر روي آن برخي اطلاعات درباره‌ي زمين و انسان داده شده است. فضاپيماهاي بدون سرنشين «ويجر» نيز كه با موفقيت سياره‌هاي خارجي دستگاه خورشيدي از قبيل مشتري و زحل را پژوهش كرده‌اند، دستگاه خورشيدي ما را براي هميشه ترك خواهند گفت. آنها نيز با خود اطلاعاتي را به صورت يك صفحه‌ي صوتي و تصويري حمل مي‌كنند. بر روي اين صفحه تصاويري از زمين، پيام‌هاي صلح و سلام و دوستي و قطعات موسيقي ضبط شده است كه شايد صد هزار سال ديگر آخرين شواهد فرهنگ و تمدن ما باشند. بنابراين پس از گذشت ميليون‌ها سال، با كمك دستگاه پخشي كه در هر يك از اين فضاپيماها تعبيه شده است، در جايي كه فضاي عالم، آثار موسيقي‌دان‌هايي چون باخ و بتهوون هنوز هم قابل شنيدن خواهد بود.
ولي آيا اين خارج از زمينيان، اگر هم وجود خارجي داشته باشند، اين بطري پيام ما را بر روي اين درياي بي‌كران دريافت مي‌كنند و شايد، تا زماني كه انسان‌ها هنوز وجود دارند جواب مي‌دهند؟ به طور مثال، «ويجر 2» تا سال 958000 ميلادي از برابر سيزده ستاره‌ي ثابت عبور خواهد كرد؛ عبور از برابر نخستين ستاره‌ي ثابت، 70000 سال ديگر خواهد بود. «ويجر 2» 290000 سال ديگر، در برابر ستاره‌ي سيروس، نوراني‌ترين ستاره‌ي ثابتي كه مي‌بينيم توقف خواهد كرد. به سادگي مي‌توان اين نكته را دريافت كه به دليل مدت بسيار طولاني دريافت پاسخ، بيهوده به انتظار پاسخي به بطري پست شده‌ي خود نشسته‌ايم.
به هر حال سفيرهايي بسيار سريع‌تر از فضاپيماهاي حامل سي‌دي يا صفحه‌ي صوتي تصويري نيز وجود دارد: امواج نوري و راديويي. به طور مثال كارشناسان دائماً و منظم در تلاشند تا با راديوتلسكوپ‌هاي بزرگ، پيام‌هايي را از فضاي عالم دريافت دارند و يا علايم مخابراتي تماس با خارج از زمينيان به فضاي عالم ارسال دارند. يك «مكالمه‌ي تلفني» كيهاني با يكي از ساكنان احتمالي سياره‌اي كه 5 سال نوري از سياره‌ي ما فاصله دارد، در زمان حيات پژوهشگري كه اين كار را به عهده گرفته است كاملاً امكان‌پذير است، زيرا تنها پس از ده سال پاسخ به پرسشي كه در اين مكالمه مطرح شده است مي‌تواند به زمين برسد. دانشمندان دائم به طور اصولي و منظم تلاش دارند علايم مخابراتي را از سياره‌هايي كه به دور ستارگان شبيه خورشيد در گردشند، دريافت كنند. گسترده‌ترين اين پروژه‌ها، «در جست‌وجوي موجودات باهوش خارج از زمين» (seti) نام دارد. به هر جهت تاكنون تمام تلاش هاي بدون موفقيت بوده است.
راديو تلسكوپ‌ها ـ يعني آنتن‌هاي غول‌آساي گيرنده‌ي امواجي كه براي پژوهش فضاي عالم ساخته شده‌اند ـ مي‌توانند تحت شرايط مناسب علايم تماس مخابراتي را كه از فواصل 80 تا 100 سال نوري ارسال مي‌شوند دريافت دارند. در اين منطقه‌ي تحت پوشش راديو ـ تلسكوپ‌ها، ستارگان زيادي قرار مي‌گيرند. شماري از اين ستارگان به طور يقين فاقد سياره‌اند، برخي ديگر آنقدر عمرشان كوتاه است كه بر روي سياره‌هايشان هيچ حياتي نمي‌تواند تكوين يابد. بسياري از اين خورشيدها نورشان آنچنان كم است كه نمي‌توانند انرژي كافي را براي جهان مسكوني در اختيار بگذارند. برخي ديگر اعضاي سازواره‌اي كيهاني دو يا چندجانبه هستند كه البته تشكيل مدارهاي مناسب سياره‌اي به دور آنها ميسر نيست.
حال فرض كنيم در منطقه‌اي از فضاي عالم كه در حال حاضر ما به آن دسترسي داريم دو ستاره وجود مي‌داشت كه هر كدام نيز سياره‌ي مسكوني زمين مانندي داشتند. در اين صورت نيز بسيار غيرمحتمل است كه در آنجا درست در همين زمان با تمدني داراي فناوري برخورد كنيم. شايد بر سطح يكي از اين سياره‌ها موجوداتي دايناسورمانند اين سو و آن سو مي‌روند كه تنها 65 ميليون سال ديگر، پسينيان باهوشي خواهند داشت، كه در آن زمان راديوتلسكوپ‌ها و فضاپيماهاي بدون سرنشين بسازند. شايد بر سطح سياره‌ي ديگر شش ميليون سال پيش ساكناني باهوش وجود داشته است كه مدت‌هاي مديدي است كه نسل‌شان زوال يافته است. كره‌ي خاكي ما از حدود 6/4 ميليارد سال پيش تاكنون وجود داشته است. در مقايسه با اين طول عمر، تاريخ تمدن ما بسيار كوتاه است. تنها چند دهه‌اي است كه ماهواره‌ها و راديوتلسكوپ‌ها ساخته شده‌اند. اگر تمام تاريخ كره‌ي زمين را يك سال فرض كنيم، در اين صورت تاريخ «عصر فناوري پيشرفته» تنها چند دهم ثانيه خواهد بود. شايد با اين مقياس تمام تاريخ تمدن فناوري ما جمعاً به يك ثانيه برسد.
فرض كنيم، در جهان‌هايي ديگر، توسعه و تكامل به طريقي مشابه جهان ما در جريان باشد. در اين صورت باز هم بسيار بعيد است كه در يكي از سياره‌هاي نزديك و همجوار ما، درست در همين الان، ثانيه‌ي كيهاني تمدن فناوري در جريان باشد. بسيار محتمل‌تر است كه جهان‌هاي همجوار زمينمانند، از نظر توسعه و تكامل در مرحله و سطح كاملاً متفاوتي از ما باشند. شايد در آنجا اكنون تنها موجودات تك‌سلولي در اقيانوس نخستين اين سو و آن سو شنا مي‌كنند، يا يك تمدن عالي پيشين بر اثر ويراني محيط زيست، جنگ يا بيماري‌هاي مسري ميليون‌ها سال پيش زوال يافته است. نزديك‌ترين سياره‌اي كه در آن درست در همين زمان مانند زمين فضاپيماها و تلسكوپ‌ها ساخته مي‌شوند، احتمالاً آنقدر دور است كه ما حتي با امواج راديويي نيز نمي‌توانيم به آن برسيم. حتي اگر علايم مخابراتي ما به آنجا هم برسد، هنگامي كه پس از گذشت هزاران سال پاسخ آنها به زمين مي‌آمد، مدت‌هاي زيادي است كه تمدن و نسل بشر زوال يافته است. شايد براي هميشه در اثر بعد مكان و زمان از سياره‌هاي همنوع خود در فضاي عالم جدا باقي بمانيم.
* اريك اوبلاكر: اخترشناس برجستهی امپریال کالج لن
