روش های نوین برای آشکار سازی ماده تاریک

اگرچه که ماده تاریک به طور مستقیم قابل مشاهده نیست،اما کیهان از دوره های نخستین خود تحت سیطره نیروی گرانش آن قرار داشته است.به تازگی دانشمندان موسسه اختر فیزیک مکس پلانک، روشی نوین برای آشکار سازی این پدیده اسرار آمیز ابداع نموده اند.




هنگامی که نور اجرام دور دست به سوی ما روانه می شود، مسیر حرکت شان در اثر مجاورت با گرانش سایر اجرام به میزان اندکی انحراف پیدا می کند.تاثیر این پدیده که خود مهر تاییدی بود بر نظریه گرانش آلبرت انیشتین، برای نخستین بار در سال 1919 به هنگام گذر نور ستارگان دور از نزدیکی سطح خورشید، مشاهده گردید.این خمیدگى باعث آشکار سازی انحراف تصاویر کهکشان های مشابه می شود .از قدرت این انحراف برای اندازه گیری میزان قدرت گرانش اجرام پیش زمینه و متعاقب آن جرم شان ،استفاده می شود.اگر اندازه گیری انحراف برای شمار زیادی از کهکشان های دور دست امکان پذیر باشد، می توان نقشه ای از تمام جرم پیش زمینه تهیه کرد.

با بهره گیری از این روش، تا کنون سنجش های دقیقی پیرامون جرم کهکشان های پیش زمینه و همچنین شماری از خوشه های کهکشانی صورت گرفته است. با این حال محدودیت های زیادی مانع پیشرفت کار می شوند، حتی با بزرگترین تلسکوپ های فضایی شمار اندکی از کهکشان های پیش زمینه را می توان دید، برای نمونه صد هزار کهکشان در ناحیه ای به وسعت ماه بدر در آسمان.در حال حاضر سنجش سیگنال های انحراف گرانشی دویست کهکشان تنها 0.2% از ماه بدر است،در نتیجه تصاویر حاصل بسیار تیره و غیر قابل پذیرش می باشند.برای نمونه فقط بزرگ ترین توده های مواد (خوشه های کهکشانی) در چنین نقشه هایی نمایان می شوند.علاوه بر این بسیاری از کهکشان های دور دست که انحراف شان اندازه گیری می شود، در مقابل شمار زیادی از توده های جرمی قرار گرفته اند و این امر بر گرانش آنها تاثیر می گذارد.در نتیجه برای بدست آوردن تصاویر دقیق از جرم ، نیاز به تعداد زیادی منبع در فواصل دور تر می باشد و این روش چندان هم کار آمد نیست.

دو دانشمند با نام های بن متکف و سایمون وایت از موسسه اختر فیزیک مکس پلانک نشان دادند که امواج رادیویی که از دوران اولیه کیهان-پیش از شکل گیری کهکشان- به سوی ما گسیل می شوند، می توانند منبع مورد نیاز را تامین کنند.

نمایی حقیقی از خوشه (توده) های ماده تاریک



در این روش اخترشناسان با بهره گیری از تلسکوپ های عظیم رادیویی به نقشه برداری از پرتو های هیدروژن پیش کهکشانی- که اندکی پس از انفجار بزررگ شکل گرفته و در همه جهات قابل مشاهده هستند- می پردازند.در این بین وجود ماده تاریک مانند حرکت موجی در استخر باعث انحراف پرتو ها شده ، موقعیت و کمیت آن نیز مشخص می گردد.

هیدروژن پیش کهکشانی دارای ساختار هایی با اندازه های مختلف- بسته‌ به کهکشان ها- می باشد و بیش از هزار ساختار در فاصله های مختلف در امتداد مسیر دید قرار دارد.از آنجا که ساختار های فواصل مختلف سیگنال هایی در طول موج خاصی ارسال می کنند، تلسکوپ های رادویی قادر به تفکیک آنها از یکدیگر می باشند. انحراف گرانشی این ساختار ها تلسکوپ های رادیویی را قادر می سازد تا تصاویری با وضوح بالا از توزیع جرم در کیهان تهیه کنند.

نیازی نیست تا منتظر داده های بی نظیر تلسکوپ های غولپیکر با بهره گیری از این روش باشیم.اما یکی از داغ تریم مباحث دانش فیزیک ، یافتن درکی بهتر پیرامون ماهیت ماده تاریک می باشد، پدیده اسرار آمیزی که سرعت گسترش کیهان را کند می کند.متکف و وایت بر این باورند که با نقشه برداری جرمی از بخش وسیعی از آسمان با استفاده از ابزاری مانند اسکا(SKA)، می توان به طور دقیق ویژگی های ماده تاریک را بررسی نمود، به طوری که میزان دقت این روش، ده بار از روش نقشه برداری انحراف گرانشی تصاویر مرئی کهکشان ها بیشتر است.

Ngc 6357 خوشه ای از ستارگان پر جرم در سحابى گسیلشى

تلسکوپ فضایی هابل نمایی از پرجرم ترین ستارگان کهکشان راه شیری را به تصویر کشید.این ستارگان متلعق به خوشه ای تحت عنوان Pismis 24 در قلب سحابی گسیلشی NGC 6357 می باشند. در حالی که پیش از این اخترشناسان گمان می کردند پر جرم ترین ستاره در کهکشان راه شیری در این ناحیه قرار دارد، یافته های جدید حاکی از آنند که این جرم متشکل از چندین ستاره می باشد.



سحابی گسیلشی،ابری است از ماده که در آن ستارگانی بسیار درخشان و سوزان جای دارند،نور این ستارگان در طیف فرابنفش باعث برانگیختگی اتم های گاز شده و در نتیجه نور نسبتا فراوانی از سحابی گسیل می شود.

تیمی از اخترشناسان به رهبری مایز آپلانایز از موسسه اخترفیزیک دو اندالوشیا اسپانیا با بهره گیری از دوربین پیشرفته نقشه برداری هابل نمایی از Pismis 24-1 را در آوریل سال 2006 میلادی به تصویر کشید.

خوشه ستاره ای کوچک Pismis 24 در مرکز سحابی گسیلشی عظیم NGC 6357 به فاصله 8000 سال نوری از زمین در صورت فلکى قوس قرار دارد.برخی از ستارگان این خوشه بسیار پر جرم بوده و از خود به شدت پرتو های فرابنفش گسیل می کنند.بزرگ ترین جرم در این تصویر Pismis 24-1 می باشد.در ابتدا این گونه تصور می شد که این ستاره 200 تا 300 برابر خورشید جرم دارد،این وِیژگی Pismis 24-1 را به عنوان پرجرم ترین ستاره کشف شده از سایر ستارگان (با 150برابر جرم خورشید)متمایز می ساخت.

همانطور که تصاویر با وضوح بسیار بالای هابل نشان داد که دو ستاره به دور یکدیگر در گردشند-دو تصویر سمت راست-دانشمندان تخمین می زنند که جرم هریک از آنها 100 برابر جرم خورشید می باشد.

از دید تلسکوپ فضایی هابلNGC 6357 نمایی حقیقی از ستارگان سحابی گسیلشی



علاوه بر این طیف نگاری هایی که توسط تلسکوپ های غولپیکر زمینی انجام شد،نشان داد که یکی از اجرامی که مدت ها به عنوان یک ستاره بزرگ تصور می شد، در واقع یک سیستم ستاره ای دوتایی است که ستارگان آن در فاصله ای بسیار نزدیک به دور یکدیگر در گردشند.این دو ستاره چنان به هم نزدیکند که حتی تلسکوپ فضایی هابل قادر تفکیک نمودن آنها نیست.این امر جرم Pismis 24-1 را به سه قسمت تقسیم می کند.

اگرچه این ستارگان از پرجرم ترین ستارگان کهکشان راه شیری می باشند، اما به خاطر کثرت این سامانه، ستارگان پرجرم بی مانند محسوب نمی شوند و تا کنون هیچ ستاره ای کشف نشده که از محدوده جرم ستاره ای کنونی فرار تر باشد و تئوری ها همچنان پا برجا خواهند بود.



حشقسسنغ.زخئ

پیش از این نیز،تصویر سحابی گسیلشی NGC 6357 برای نخستین بار توسط دوربین میدان دید باز سیاره ای 2 تلسکوپ فضایی هابل در آوریل سال 2002 میلادی گرفته شد.

به عقیده دانشمندان سحابی های گسیلشی در واقع زایشگاه ستاره ای هستند؛محلی که در حدود 100 هزار ستاره با اندازه ای برابر خورشید در آن متولد می شوند.گرانش بسیار زیاد، باعث می شود، ذرات گاز و غبار با هم برخورد کرده و جذب یکدیگر شوند،در طی میلیون ها سال با متراکم شدن این ذرات در دما و فشار بسیار زیاد،ستاره بو جود می آید و شروع به تابش می کند.

گردباد

شاید اغلب در جاده های کویری، در حالی که با سرعت در حال حرکت هستید، مجبور شوید که ناگهان ترمز کنید و چند دقیقه ای صبر کنید؛ تا خطر گرفتاری در گردباد خشکی، رفع شود... اما... گرداب چیست و چگونه تشکیل می شود... ؟! مطلب زیر؛ مختصری از شرح حال این پدیده ی طبیعی است. امیدوارم لذت ببرید...!

ریشه لغوی

تورنادو توفان باد شدیدی است که به عنوان یک حلقه در حال چرخش معرفی شده است. کلمه تورنادو از زبان اسپانیایی و یا زبان پرتغالی گرفته شده است. کلمه تورنر هم به معنای چرخیدن است. این پدیده شگفت انگیز در هوا بطور ناگهانی سراسر دنیا ظاهر می‌شود، گر چه معمولا در نواحی از آمریکا ، خاور دور و آمریکای شمالی اتفاق می‌افتد.

هنگام شروع گردباد ، ابرهای سیاهی در ارتفاع پایین پدیدار می‌شوند که مناظر را به رنگ سبز و هم انگیزی در می‌آورند. هوا معمولا گرم و شرجی می‌شود، باد ملایمی می‌وزد و باران می‌بارد. همچنین دمای هوا در مدت کوتاهی 15 درجه کاهش می‌یابد. سپس بصورت ناگهانی از یک ابر ، ستونی لوله‌ای شکل و در حال چرخش بسوی زمین حرکت می‌کند. گردباد که ابتدا رنگی روشن دارد به تدریج تیره می شود و به این علت که فشار قسمت داخلی آن نسبت به قسمت خارجی کمتر است قدرت مکش دارد و تقریبا همه چیز را به هوا بلند می‌کند.

گردباد زمانی ایجاد می‌شود که دو توده هوا با دما و رطوبت گوناگون با یکدیگر برخورد می‌کنند و لایه هوای گرم زیر لایه هوای سردتر جای می‌گیرد. هوای گرم معمولا به طرف بالا صعود می کند و ضمن صعود دمای خود را از دست می‌دهد و قطرات آب را می‌سازد که به صورت باران بر زمین فرو می‌ریزند. اما اگر باد جانبی پدید آید که هوای گرم در حال صعود را منحرف کند، هوای گرم با سرعتی حدود 450 کیلومتر بر ساعت شروع به چرخش حول محور خود می‌کند و بصورت پی در پی سرعت چرخش بیشتر و شعاع آن کمتر می‌شود.

تشکیل گردباد

گردبادها همراه چندین توفان توسعه می‌یابند، بطوری که لایه‌ای از هوای سرد به زیر هوای گرم می‌رود و این عمل باعث صعود هوای گرم می‌شود. گردبادهای روی آب ،گردبادهای دریایی غالبا در نبود انتقال گرما و یا در دماهای مختلف مشاهده می‌شوند. صدمات وارده از یک گردباد در نتیجه سرعت بالای باد می‌باشد. فصل گردبادها در آمریکای شمالی ماه مارس و اوت است، گردبادها می‌توانند چندین بار در سال رخ بدهند. آنها معمولا در بعد از ظهر و عصرها اتفاق می‌افتند؛ بالای هشتاد درصد از گردبادها میان ظهر تا نیمه شب رخ می‌دهند.

مشخصات گردباد

هیچ دو گردبادی دقیقا شبیه هم نیستند. هیچ یک از دو گردبادها دقیقا مثل هم عمل نمی کنند. پیش بینی دقیق وقوع یک گردباد در یک زمان خاص تقریبا غیر ممکن است. ممکن است دو گردباد دقیقا شبیه هم نباشند، ولی آنها برای دسته بندی شدن در گروه گردبادها دارای مشخصات یکسانی هستند. یک گردباد از چرخش باد به دور محور مشخصی ایجاد می‌شود. یک تندر استرم هم می‌تواند بچرخد، اما به این معنی نیست که آن یک گردباد می‌باشد. بنا به گفته بومیان کانادا ، کشته شدگان یک گردباد 12،000،000 نفر بودند. خسارات وارده از گردباد بالغ بر میلیونها دلار است.

ایجاد آگاهی و امنیت در مقابل گردباد

پس از گردباد بلافاصله ، از رادیو و رسانه خبری وقوع حادثه پخش می شود. وقتی که اطلاعیه‌ای راجع به گردباد داده می‌شود انجمنهای عمومی توصیه به رفتن به پناهگاه می‌کنند. پیش از ساختمان سازی توصیه به ایجاد یک پناهگاهی در یک اتاق یا راهرو و یا حتی زیر زمین شده است، تا در هنگام وقوع یک گردباد بتوانیم زیر یک درگاهی برویم.

وسایل نقلیه در هنگام یک گردباد خطرناک هستند. هنگام وقوع یک گردباد ، ایجاد ترافیک سنگینی می‌کند، ممکن شما قادر به رانندگی خارج از مسیر آن باشید. در غیر این صورت ، بهتر است که هر چه زودتر آن را ترک کنید و خود را به امن ترین جای ممکن برسانید. تحت هیچ شرایطی نباید شما در وسیله نقلیه بمانید، چون وسیله نقلیه به راحتی بوسیله بادهای شدید به اطراف پرت می‌شود. تعدادی از مردم زیر یک پل هوایی پناه می‌گیرند، اما توجه به ایمنی آنجا نمی‌کنند. پلها تنوع زیادی در ساختمانها دارند، ولی تعداد انبوهی از آنها در مقابل اینگونه حوادث مقاوم نیستند.

در پست بعدی، به گردبادهای آبی که مختصرا گرداب نامیده می شوند، می پردازیم...

ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی ای ال تی

هیئت مدیره رصدخانه اروپای جنوبی (ESO) با آغاز مطالعات اخترشناسی دقیق با بهره گیری از ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی ای ال تی (ELT ) موافقت نمود. اگر همه چیز به خوبی پیش رود، این ابر تلسکوپ با آینه ای به قطر 42 متر به عنوان بزرگترین تلکسوپ جهان در طیف مرئی/فرو سرخ و با ارزش 800 میلیون یورو به بهره برداری خواهد رسید.




تحقیقات ابتدایی ساخت این پروژه به 57میلیون یورو بودجه نیاز دارد و ساخت آن می بایست در طی سه سال آغاز گردد.این ابر تلسکوپ با طراحی و ساختار منحصر به فرد خود انقلابی دیگر در ساخت تلسکوپ های غولپیکر زمینی ایجاد خواهد نمود.

ریچارد وید رئیس انجمن رصدخانه اروپای جنوبی می گوید:تصمیم ساخت و بهره برداری از ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی، نقطه عطفی در اخترشناسی اروپا می باشد.

کاترین سیزارسکی رئیس کل رصدخانه اروپای جنوبی در این باره می گوید:امروز روز بزرگی است، زیرا انجمن رصدخانه اروپای جنوبی به ما اجازه داد تا پیش رویم و مراحل نهایی طراحی پرچم دار تلسکوپ های اروپا را به پایان رسانیم.

از پایان سال گذشته تا کنون، رصدخانه اروپای جنوبی به همراه شمار زیادی از اخترشناسان و اختر فیزیک دانان جامعه اروپا به طراحی نسل جدیدی از تلسکوپ های غولپیکر برای نیمه دوم دهه آتی پرداخته اند و بیش از صد اختر شناس از سرتاسر اروپا از سال 2006 به منظور بررسی زمینه های مختلف از جمله برنامه ریزی، برآورد هزینه، قابلیت اجرایی، تعیین میزان ریسک و... به پروژه یاری می رسانند.



پروژه هم اکنون با سرعت زیادی در حال پیشرفت است، و این پیشروی مدیون مطالعاتی(مانند ESO OWL و EURO-50) است که در اروپا صورت گرفته و علاوه بر آن تحقیق و توسعه ای که با همکارى شمار زیادی از موسسات علمی و صنایع تکنولوژی پیشرفته اروپایی به منظور ایجاد فناوری مور نیاز این پروژه می باشد.

دو هفته پیش ، پروژه ساخت ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی E-ELT به عنوانی ایده ای مبترکانه از سوی رصد خانه اروپای جنوبی به طور مختصر با حضور بیش از دویست اخترشناس در کنفرانسی در مارسی مطرح گردید. استقبال و اشتیاق شرکت کنندگان در کنفرانس راه را برای اتخاذ تصمیم از جانب انجمن رصدخانه اروپایی جنوبی پیرامون فاز بعدی پروژه یعنی ‌شرح‌ ‌کامل جزئیات ساخت، هموار ساخت.

سیزارسکی می افزاید: پس از پایان سه سال مطالعه ابتدایی ساخت ، ما به طور دقیق از تمامی مراحل ساخت و هزینه های آن آگاهی خواهیم یافت.ما امیدواریم پس از پایان سه سال، ساخت تلسکوپ را آغاز کنیم و در نهایت در سال 2017 با اتمام پروژه ساخت و نصب ابزار ها ، از بزرگترین تلسکوپ زمینی بهره برداری کنیم.

در حال حاضر هزینه ساخت و بهره برداری از این ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی با آینه ای به قطر 42 متر و سایر امکانات ، در حدود 800 میلیون یورو بر آورد می شود.البته ساخت چنین تلسکوپی بدون مطالعه و بررسی روش های ساخت تلسکوپ های کنونی ممکن نخواهد بود.

نمایی خیالی از نمونه تکمیل شده ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی ELT

آینه اصلی این تلسکوپ با قطری برابر 42 متر از 906 قطعه شش ضلعی به ابعاد 1.42 متر تشکیل شده است و قطر آینه ثانویه نیز برابر 6 متر می باشد.به منظور پیشگیری از تیرگی تصاویر اجرام ستاره ای که از آشفتگی جوی ناشی می شود، آینه هایی منطبق (سازگار) کننده در اپتیک اصلی تلسکوپ تعبیه خواهد شد.علاوه بر این، سومین آینه به قطر 4.2 متر، پرتو های نور را پس از تقویت‌(باز پخش‌ کردن‌) به سامانه تطبیق اپتیکی متشکل از دو آینه به قطر های 2.5 و 2.7 متر ، هدایت خواهد کرد.

آینه 2.5 متری با بیش از 5000 محرک و انعطاف پذیری بسیار بالا قادر خواهد بود هزاران بار در ثانیه شکل خود را تغییر دهد و آینه 2.7 متری به تصحیح‌ تصویر نهایی خواهد پرداخت.

نتیجه حاصل از همکاری این پنج آینه، تصویری شفاف با وضوحی بسیار بالا و بدون هیچ گونه ایبراهی(عدم‌ انطباق‌ کانونی) در میدان دید می باشد.



ابر تلسکوپ های غولپیکر در سرتاسر جهان، از اهمیت ویژه ای در اخترشناسی زمینی برخوردار هستند و با بررسی دقیق در زمینه های مختلف از جمله سیارات فراخورشیدی دور دست، نخستین اجرام کیهان، سیاه چاله های ابر پرجرم ، ماهیت و نحوه پراکندگی (توزیع) ماده تاریک و انرژی تاریک به عنوان حکمرانان کیهان، به طور بسیار گسترده دانش اخترفیزیک را ارتقا خواهند داد.

قرار گاه این تلسکوپ هنوز مشخص نشده است، اما با ادامه تحقیقات در سال 2008 میلادی تصمیم نهایی پیرامون تعیین مکان آن، اتخاذ خواهد شد.

توان جمع آوری نور ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی ای ال تی با آینه ای به قطر 42 متر و اپتیک های منطبق کننده منحصر به فرد خود،در مقایسه با تلسکوپ های کنونی مانند تلسکوپ های 10 متری کک و یا تلسکوپ های 8.2 متری وی ال تی (VLT) صد بار بیشتر و دقیق تر خواهد بود.

کاترین سیزارسکی در پایان خاطر نشان کرد:بدین ترتیب عصر جدیدی در ستاره شناسی مرئی و فرو سرخ آغاز خواهد گردید.