پنج واقعیت شگفت انگیز درباره کهکشان آندرومدا

کهکشان آندرومدا
 Image Credit NASA

در گذشته به عنوان سحابی دسته بندی شده بود. قبل از آنکه مقیاس واقعی جهان برای ما مشخص شود، مرز راه شیری، مرز جهان تصور می شد. در آن مدت کهکشان آندرومدا (M31) کمی بیش از یک تاری مبهم بود تا این که تلسکوپ های قدرتمند اوایل قرن بیستم، وجود سحابی ها و ستارگان را در این کهکشان تشخیص داد.

یک تریلیون ستاره در اینجا می توان یافت. اگر چه کهکشان راه شیری احتمالا پر جرم ترین کهکشان گروه محلی است، اما آندرومدا از لحاظ حجم رتبه اول را دارد.با توجه به مشاهدات تلسکوپ فضایی اسپیتزر، کهکشان همسایه ما دارای دو برابر تعداد ستارگان کهکشان ماست.

ده ها سیاهچاله در اینجا نهفته است. مرکز M31 خانه 26 سیاهچاله شناخته شده و نامزد تعداد زیادی سیاهچاله دیگر است که توسط رصدخانه پرتوی ایکس چاندرا، رصد شده اند. در مرکز کهکشان خودمان هم یک سیاهچاله در مرکز و دو تای دیگر به عنوان یک جفت دوتایی با جرم حدود 140 میلیون برابر خورشید وجود دارد.

آندرومدا یک کهکشان قلدر است. آندرومدا دارای کهکشان های اقماری متعددی از جمله 14 کهکشان کوتوله است. هر دو کهکشان M110 و M32 با آندرومدا برخورد داشته اند.

ما با آن برخورد می کنیم. در حالی که بیشتر کهکشان های جهان با سرعت از ما دور می شوند، اما طیف آندرومدا دارای انتقال به آبی است، یعنی این کهکشان به سمت ما حرکت می کند. هر دو کهکشان راه شیری و آندرومدا با سرعت 120 کیلومتر بر ثانیه نسبت به هم نزدیک می شوند. حدود چهار میلیارد سال بعد این دو کهکشان با هم برخورد می کنند.

کوازار

طرح هنری از یک اختروَش

هنگامي که اخترشناسان براي اولين بار در دهه 1950، براي مطالعه جهان از راديو تلسکوپها استفاده کردند، اجرام عجيب و غريبي کشف کردند که در بخش رادويي طيف مي درخشيدند، اما توسط نور مرئي قابل شناسايي نبودند. آنها اين اجرام را شبه ستارگان راديويي (Quasi-Stellar Radio Sources) ناميدند که اختصارا به آنها کوازار گفته شد.

در عرض يک دهه، اخترشناسان متوجه شدند که اين کوازار ها با سرعت فوق العاده زيادي در حال دور شدن هستند. اين سرعت از طریق انتقال به سرخ طیف آنها، از میلیارد ها سال نوری قابل تشخیص بود. تشخیص انتقال به سرخ طیف یک کوازار فراتر از قابلیت های اکثر تلسکوپ های نوری آن زمان بود تا این که در دهه 1960 کوازاری کشف شد که به یک کهکشان دور بسته شده بود.

از آن زمان به بعد هزاران کوازار کشف شد، اما اخترشناسان هیچ ایده ای درباره این که این اجرام از کجا آمده اند نداشتند. در نهایت در دهه 1980، ستاره شناسان مدل های واحدی را توسعه دادند که کوازار ها را به عنوان کهکشان های فعال می شناخت. تابش زیاد آنها ناشی از دیسک یک پارچه ای در اطراف سیاهچاله بسیار پرجرم مرکز آنهاست.

از آنجا که کهکشان ما هم دارای یک سیاهچاله مرکزی بسیار پرجرم است، این احتمال وجود دارد که در مراحلی از زندگی خود که مواد در حال سقوط به درون سیاهچاله مرکزی زیاد می شود، راه شیری هم تبدیل به یک کوازار شود، اما در زمان های دیگر مثل اکنون، سیاهچاله فعال نیست.

با تلسکوپ های قدرتمند جدید، اخترشناسان کوازار هایی را مشاهده کرده اند که جت هایی طولانی که در حال پرتاب مواد با سرعت بسیار زیاد به خارج از کهکشان هستند، داشتند. این جت ها توسط میدان مغناطیسی قدرتمند حاصل از چرخش سیاهچاله ابرپرجرم مرکزی بوجود آمده اند.

نام پارسی کوازار «اختروَش» است.

مرکز راه شیری

راه شیری در نور فروسرخ- عکس از تلسکوپ فضایی اسپیتزر
برای مشاهده در سایز اصلی روی عکس کلیک کنید.

مرکز راه شیری یک جای زیبا و هیجان انگیز است. همانند بسیاری از کهکشان های دیگر، راه شیری ما در مرکز خود یک سیاهچاله پرجرم دارد که قوس A نامیده می شود. قوس A که اختصارا Sgr A* هم نامیده میشود همیشه در تلاش است تا هر چیزی که در نزدیکی اش باشد را ببلعد. آن منطقه یک جای خوب برای شکل گیری ستارگان جدید است.

 یک سیاهچاله با چنین رد پای گرانشی تلاش می کند تا هر چه که در دسترسش باشد را در خود بکشد. این مقدار از گرانش می تواند مقدار زیادی از ماده را در یک دیسک بزرگ و گرم جذب سیاهچاله کند. این دیسک بزرگ که قرص برافزایشی نامیده می شود، بر اثر اصطکاک گاز و غبار گرم شده و از خود نور فروسرخ ساطع می کند. با نگاهی به مرکز راه شیری متوجه نور مرئی چندانی نخواهیم شد، اما تلسکوپ های رادیویی، فروسرخ و پروتوی ایکس به ما نشان می دهند که سیاهچاله ای در آنجا کمین کرده است.

از منظومه شمسی تا مرکز کهکشان 26000 سال نوری فاصله است. قطر Sgr A* هم حدود 22/5 میلیون مایل است؛ و این یعنی سیاهچاله مرکزی می تواند به راحتی در مدار عُطارد جای گیرد. Sgr A* دست کم جرمی معادل بیش از 40,000 برابر جرم خورشید دارد. با این حال تابش رادیویی این سیاهچاله می گوید که Sgr A* کمی بزرگتر است، با شعاعی به اندازه فاصله زمین تا خورشید (150 میلیون کیلومتر) و جرمی بسیار بیشتر از چهار میلارد برابر جرم خورشید.

مرکز کهکشان از دید تلسکوپ پرتوی ایکس چاندرا- در بالا خوشه پنج قلو، در وسط خوشه قوس و در پایین تصویر خوشه GC دیده می شود.

Sgr A* تنها چیزی نیست که در مرکز راه شیری یافت می شود. خوشه های ستاره ای عظیمی مانند قوس، پنج قلو و خوشه ستاره ای GC در اینجا وجود دارد. ستارگان این خوشه ها در بخش پرتوی ایکس طیف بسیار درخشانند، سطح آنها با باد های ستاره ای ساطع شده از همسایگانشان برخورد می کند. خوشه ها با کوبیدن به ابر های گاز مولکولی منجر به انتشار پرتوی ایکس می شوند. 

آیا ستاره قطبی حرکت می کند؟

جدی و ستارگان دور قطبی که هیچگاه غروب نمی کنند. مرکز دایره ها قطب شمال است.

ستاره قطبی یا جُدَی ستاره ای است که همیشه در قطب شمال سماوی قرار دارد و هیچگاه غروب نمی کند. به همین دلیل همیشه میتوان از این ستاره به عنوان راهنمای شمال استفاده کرد.

اما ستاره قطبی حرکت می کند. اگر بایک دوربین در مدت طولانی از ستاره قطبی عکس بگیرید، متوجه می شوید که چرخش این ستاره به دور قطب شمال سماوی دایره کوچکی تشکیل می دهد. برای کامل شدن این دایره باید به مدت یک شبانه روز منتظر باشید (که البته در روز هم عکاسی از ستارگان غیر ممکن است.). دلیل این اتفاق این است که ستاره قطبی حدود سه چهارم درجه با قطب شمال سماوی فاصله دارد.

اکنون ما این ستاره را به عنوان ستاره شمال می شناسیم. اما همیشه اینچنین نبوده است.

حرکت تقدیمی زمین همانند حرکت تقدیمی این ژیروسکوپ است.

زمین حرکتی به نام حرکت تقدیمی دارد که دارای دوره ای 26000 ساله است. حرکت تقدیمی زمین را با یک دایره فرضی که بخشی از آن از روی قطب شمال سماوی میگذرد نشان می دهند. هزاران سال پیش زمانی که اهرام مصر سر از خاک بیرون می آوردند، ستاره قطبی، یک ستاره کم نور به نام ثعبان بود که در صورت فلکی اژدها قرار داشت. دوازده هزار سال بعد هم ستاره وگا در صورت فلکی شلیاق ستاره قطبی خواهد شد که یک ستاره آبی-سفید بسیار درخشان تر از ستاره قطبی فعلی است.

دایره فرضی که حرکت تقدیمی زمین و ستارگان قطبی را نشان می دهد.

ستاره قطبی هم مانند هر ستاره دیگری در داخل کهکشان، در حال چرخش به دور مرکز کهکشان است. همه ستارگانی که می بینیم با سرعت بسیار زیادی در حال حرکتند، اما این سرعت زیاد در مقیاس کیهانی برای عمر کوتاه ما قابل احساس نیست. شاید زمانی که انسان جاودانه شد بتواند با چشم خود تغییر صورت های فلکی و جا به جایی ستارگان را ببیند.

چرا به جای روبات، انسان به فضا میفرستند، در حالی که روبات هزینه کمتری دارد؟

روبات ها، مانند مریخ نورد کنجکاوی، برای ماموریت هایی که نیاز به اندازه گیری های دقیق و مکرر یا مانور دادن و همچنین ماموریت هایی که نیاز به زمان قابل توجهی دارند، بسیار مناسب هستند. اما انسان در ماموریت هایی که نیاز به تصمیم گیری و تنظیم ثابت و مداخله دانشمندان دارد، بسیار مناسب تر است.

ارسال روبات و انسان به فضا (با هم) یک تلاش ارزشمند است. ما میتوانیم اطلاعات زیادی از هر دوی آنها کسب کنیم، که در آینده ما را در فرا تر فرستادن انسان به فضا یاری دهند. 

پنج نکته درباره سرس

سرس تقریبا به اندازه فرانسه است. در میان سیارک های کمبربند سیارکی (البته سرس دیگر سیاره کوتوله محسوب میشود) سرس از همه بزرگ تر است. با قطر متوسط حدود 950 کیلومتر به سادگی میتواند کل فرانسه را بپوشاند.

حیات عملا میتواند در سرس وجود داشته باشد. با کشف آب در سرس، حدس و گمان هایی مبنی بر این که ممکن است حیات روی این سیاره کوتوله وجود داشته باشد زده شد. با این حال نامزد های بهتری برای حیات وجود دارند. مانند مریخ و قمرهایی که به دور مشتری و زحل میگردند.

سطح کاملا گرم است. حداقل در مقایسه با فضای اطراف سطح سرس کاملا گرم است. سطح سرس در گرم ترین حال -38 درجه سلسیوس دما دارد.

سرس یک سوم از کمبربند سیارکی است. سرس عظیم ترین جرم کربند سیارکی است که یک سوم از جرم کمربند سیارکی را تشکیل میدهد. سنگی پوشیده از بستری از یخ که 900 میلیون تریلیون تن جرم دارد یعنی تقریبا سه برابر همسایه خود وستا.

اخترشناسان فکر میکردند که سرس یک سیاره است. نزدیک به پنجاه سال نخستی که در ژانویه 1801 کشف شد، آنها تصور می کردند که سرس همان سیاره ی فضای خالی بین مشتری و مریخ است.

کرم چاله

کرم چاله (Wormhole) یک مسیر فرضی در فضا زمان که ممکن است کلید میانبری برای سفر های فضایی طولانی به سراسر جهان باشد. ایده کرم چاله ها توسط تئوری نسبیت انیشتن به طور کلی پیش بینی شده است. همچنین این مفاهیم نظری نظری کرم چاله ها خطرات ناشی از فروپاشی سریع، تابش زیاد و برهم کنش خطرناک با مواد بیگانه را ارائه می دهد.

مدل تاشوی کرمچاله که ارتباط دو نقطه در فضا زمان را توضیح میدهد.

Image Credit: edobric, Shutterstock

نظریه کرم چاله ها

در سال 1935، آلبرت انیشتن، مشهور ترین دانشمند زمان و ناتان روزن (Nathan Rosen) با استفاده از تئوری نسبیت عام پیشنهاد وجود نوعی پل در فضا زمان را دادند. این راه به پل انیشتن-روزن یا کرمچاله مشهور شد، که دو نقطه متفاوت در فضا-زمان را مانند یک میانبر به هم متصل می کند. کرم چاله شامل دو دهانه و یک تونل است که دو دهانه را به هم متصل می کند. به احتمال بسیار زیاد دهانه ها باید شبه کره باشند، اما ممکن است به سورت کشیده و صاف هم باشند. نظریه معروف نسبیت عام انیشتن از نظر ریاضی وجود کرم چاله ها را پیش بینی کرده است، اما هیچ کدام از آنها کشف، یا وجود آنها تشخیص داده نشده است. جرم منفی کرم چاله ممکن است از راه تاثیر آن بر نور تشخیص داده شود.

سفر از طریق کرم چاله ها

سفر از طریق کرم چاله ها به سادگی آنچه که در فیلم ها علمی تخیلی می بینیم نیست. اولین مشکل این سفر ها اندازه است. به نظر می رسد کرم چاله های باستانی در اندازه های میکروسکوپی 10^-33 (ده به توان منفی سی و سه) متر باشند. با این حال احتمال دارد که برخی از آنها در شرایط خاص مجبور به تغییر اندازه شده باشند.

مشکل دیگر ثبات کرم چاله هاست. پژوهش های جدید نشان می دهند که یک کرم چاله شامل مواد اگزوتیک ممکن است برای مدت زمان طولانی باز بماند و شما داخل آن گیر کنید.

ماده اگزوتیک، همان ماده تاریک و یا ضد ماده نیست و دارای چگالی انرژی منفی زیاد (این انرژی منفی با انرژی منفی موهوم و متافیزیکی خیلی متفاوت است.) و فشار منفی عظیمی است.

کرم چاله ها ممکن است دو نقطه متفاوت از همین جهان را به هم پیوند دهند و یا حتی دو جهان متفاوت را به هم متصل کنند. برخی محققان معتقند که به وسیله یک کرم چاله باز میتوان در زمان هم سفر کرد. اما استیون هاوکینگ ادعا می کند که چنین چیزی محتمل نیست.

تکنولوژی کنونی ما قادر به کشف و استفاده از کرم چاله ها نیست. با این وجود دانشمندان نسبت به استفاده از کرم چاله ها در آینده خوشبین هستند. فناوری انسان در نهایت قادر به کار کردن با این تونل های شگفت انگیز خواهد بود.