مهم‌ترین اتفاقات دنیای نجوم و کیهان شناسی در سال ۲۰۲۱
در این مطلب با تازهترین دستاورد‌ها و اکتشافات اخترفیزیک و کیهان شناسی در سال ۲۰۲۱ آشنا میشویم.
به گزارش باشگاه خبرنگاران جوان، اکتشافات و دستاورد‌های دنیای نجوم هر سال به گونهای پیش میرود که توقع‌های بیشتری برای ساله‌ای پیش روی علاقهمندان به این علم و محققان این رشته ایجاد می‌کند. انگار هر سال رقابت بین کشفهای تازه و خبرهای شگفتآور جدید داغ و داغتر شده و قرار است بر ملا شدن اسرار کیهانی هر روز با سرعتی بیش از پیش ادامه یابد.
سیاره زمین میزبان تلسکوپ‌های متنوعی است که ساعت‌ها و ماه‌ها به نقاط مختلف کیهان چشم میدوزند و اطلاعات ارزشمند و خیره کنندهای برای ستاره شناسها و کیهانشناسان به ارمغان میآورند. فضاپیما‌ها و کاوشگر‌ها هم به نوعی دیگر و در سفر‌ها و ماموریتهای خود در محدوده منظومه شمسی سعی در یافتن پاسخ پرسشهای دانشمندان دارند. در این مطلب با تازه ترین دستاورد‌ها و اکتشافات اخترفیزیک و کیهان شناسی در سال ۲۰۲۱ آشنا میشویم.
ثبت امواج گرانشی با فرکانس بالا سرنخی از سیاهچاله‌های اولیه یا ماده تاریک؟
تا یک قرن پیش کسی فکرش را هم نمیکرد که آنچه به عنوان گرانش میشناسیم موج هم داشته باشد. نظریه نیوتونی میگفت نیروی گرانش با سرعت بی نهایت منتشر می‌شود، اما با گذشت زمان و پیشرفت علم و مشاهده پدیدهها و آزمایشهای مختلف دانشمندان متوجه شدند گرانش نیوتونی پاسخگوی بعضی از رویداد‌های فیزیکی نیست.
اینشتین در سال ۱۹۱۶ در نظریه نسبیت عام خود نشان داد که گرانش می‌تواند مثل موج عمل کند و در فضا زمان انتشار یابد. سال ۲۰۱۵ آشکارساز امواج گرانشی لایگو که در آمریکا قرار دارد توانست موج ناشی از ادغام دو سیاهچاله را ثبت کند. این کشف، در‌های تازهای را به روی اخترفیزیک جدید باز کرد.
اما یکی از دستاورد‌های سال ۲۰۲۱ که هیاهوی زیادی در بین محققان این رشته ایجاد کرد ثبت امواج گرانشی با فرکانس بالا بود که خبر از وجود سیاهچاله‌های اولیه و ماده تاریک میداد. تا پیش از این امواج گرانشی ثبت شده مربوط به ادغام دو سیاهچاله و یا ستارگان نوترونی بود، اما اکنون با ثبت امواج با فرکانس بالاتر به نظر می‌رسد قرار است خبرهای شگفت انگیزی درباره پدیدههای دیگری در کیهان بشنویم.
در این پژوهش محققانی از دانشگاه استرالیای غربی در پروژهای از یک صفحه بلوری با قابلیت ارتعاش در برابر انتشار امواج گرانشی فرکانس بالا استفاده کردند. با کمک این پروژه که از سال ۲۰۱۹ تا کنون ادامه دارد محققان دو پدیده غیر معمول را تشخیص دادهاند. این پدیدهها در فرکانس‌های ۵ مگاهرتز ثبت شدهاند که فرکانس بالایی برای ثبت امواج گرانشی محسوب می‌شوند.
دانشمندان برای شناسایی راز این فرکانسها نیز دو فرضیه مطرح کردند که یکی از آن‌ها می‌تواند مربوط به وجود سیاهچاله‌های اولیه در کیهان باشد. فرضیه دوم هم مربوط به عبور ابری از ذرات ماده تاریک از این تجهیزات خواهد بود. تایید هر یک از این فرضیات می‌تواند پیشرفت بزرگی در علم فیزیک محسوب شود چرا که در هر صورت دوره تازهای برای رصد‌ها و اکتشافات در زمینه امواج گرانشی و زندگی و مرگ ستارگان آغاز خواهد شد.
کشف سیاره خارج از مرز‌های راه شیری و در کهکشانی دیگر
در روزگاری نه چندان دور انسان تصور میکرد تنها سیارات عالم همین سیاراتی است که در منظومه شمسی خودمان به گرد خورشید میچرخند، اما دیری نپایید که ستاره شناسان توانستند در کاوشهای رصدی خود سیاراتی را پیدا کنند که به دور ستارههایی غیر از خورشید میچرخیدند. این کشفی تاریخی و بسیار هیجانآور بود و خبر از این میداد که اگر سیاراتی دیگر در مناطقی دور دست از زمین وجود داشته باشند پس شاید حیاتی متفاوت با آنچه میشناسیم هم در جایی خارج از منظومه شمسی وجود داشته باشد.
سال ۲۰۲۱ کشف تازهای دنیای نجوم را تکان داد، خبر کوتاه و سر راست بود این بار محققان اعلام کردند نشانههایی از سیارات فرا کهکشانی پیدا کرده‌اند. سیاراتی که در کهکشانی دیگر به دور ستارهای میگردند. تا به امروز حدود ۴۵۰۰سیاره فراخورشیدی شناسایی شده که همگی درون کهکشان راه شیری قرار دارند. این در حالی است که امسال، یک سیاره فراکهکشانی هم توسط ستاره شناسان کشف شد که در کهکشان مارپیچی M۵۱ قرار دارد.
این سیاره احتمالا انگیزه‌های زیادی برای کشف سیارات فراکهکشانی دیگر و یافتن نشانههای تازهای از حیات احتمالی در خارج از مرز‌های کهکشان راه شیری در ذهن محققان ایجاد خواهد کرد. بررسی داده‌های پرتو ایکس جمع آوری شده توسط تلسکوپ فضایی چاندرا نشان می‌دهد که این سیاره فراکهکشانی حدودا ۲۸ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد.
این کشف نتیجه تحقیقات گروهی از دانشمندان به رهبری روزانی دی استفانو از مرکز اخترفیزیک دانشگاه هاروارد و موسسه اسمیتسونی در کمبریج ایالت ماساچوست بوده است. سیاره فراکهکشانی توسط روش گذر ثبت شده است. زمانی که سیاره در مدارش به دور ستاره مادر در راستای خط دید ما از زمین قرار دارد و زمانی که از مقابل ستاره مادر عبود می‌کند، باعث گرفت (کسوف) کوچکی شده و بر نور دریافتی از ستاره اثر می‌گذارد، کاهش نور در رصد‌های این ستاره گواه بر وجود یک سیاره است، این روش شناسایی سیارات به «گذر» معروف است.
ثبت تصادف کیهانی، این بار از نوع کهکشانی
برخورد اجرام کیهانی یکی از پدیده های فوق العاده جذاب و هیجان انگیز است که حتی وقتی عکسی برایش وجود ندارد گرافیستهای همکار با گروههای علمی نجومی دست به کار می‌شوند تا تصاویر مبتنی بر داده‌های علمی از آن شبیه‌سازی کنند.
این بار تلسکوپ فضایی هابل موفق شده تصویری واقعی از برخورد دو کهکشان را در فضا به ثبت برساند که چشمها را خیره می‌کند. در نگاه اول شاید تصور کنید این عکس یک تصویر شبیه سازی شده است، اما این طور نیست. این عکس لحظات حیرتآور برخورد دو کهکشان را نشان می‌دهد که در حدود ۱۰۰ میلیون سال نوری از ما فاصله دارند.
هنگامی که کهکشان‌ها به این صورت با یکدیگر ادغام می‌شوند، می‌توانند منجر به یک انفجار و یا تشکیل کهکشانی تازه در فضا شود. کهکشان‌های این تصویر NGC ۵۹ و ۵۴ هستند که نام مشترک Arp ۹۱ را به آن‌ها اختصاص دادهاند. برخورد کهکشان‌ها با هم چند صد میلیون سال به طول می‌انجامد و حادثه‌ای نیست که آنی و ناگهانی رخ دهد. به همین خاطر نباید انتظار داشته باشیم که Arp ۹۱ با ظاهری متفاوت در آسمان قابل مشاهده باشد.
«اوچو» کامل‌ترین نقشه شبیه‌سازی شده از کل کیهان
تماشای کیهانی که در آن زندگی میکنیم از نمای بیرون می‌تواند یکی از حیرتانگیزترین تصاویری باشد که هر انسانی در طول عمر خود خواهد دید. اخترفیزیکدانها و کیهانشناسها مدتهاست برای شبیه سازی چنین تصویری که نمای کامل کیهان را در بر داشته باشد تلاش میکنند. تیم بینالمللی از پژوهشگران کشور‌های ژاپن، اسپانیا، ایالات متحده، آرژانتین، استرالیا، شیلی، فرانسه و ایتالیا به مدت یک سال توانستند با استفاده از ATERUI II، یعنی قدرتمندترین ابر رایانه نجومی جهان به صورت کامل شبیه‌سازی و تکمیل کنند.
محققان به این شبیه‌سازی کیهان «اوچو» Uchuu نام دادند، اوچو یک کلمه ژاپنی به معنای فضای بیرونی است. جمع‌آوری چنین اطلاعاتی چیزی حدود بیست میلیون ساعت برای یک ابر رایانه قوی زمان برد و در نهایت ۳ پتابایت داده تولید شد. شاید از ۳ پتابایت تصور دقیقی نداشته باشید بگذارید مثالی بزنیم تا دقیق‌تر درکش کنید؛ این مقدار داده معادل ۸۹۴،۷۸۴،۸۵۳ عکس از یک تلفن همراه ۱۲ مگاپیکسلی است که برای همه ما آشناتر است.
اوچو حدود ۱۳.۸ میلیارد سال از روند تکامل ماده را در کل تاریخ کیهان یعنی از بیگ بنگ تا به امروز را درون خود دارد. «جولیا اف ارزا» ، از محققان تیم شبیه سازی اوچو را به ماشین زمانی تشبیه کرده که با کمک آن در هر نقطه ای از کیهان که بخواهیم به سمت جلو و عقب میرویم. او میگوید اوچو این امکان را فراهم آورده تا لابه لای خوشههای کیهانی سفر کنیم و جزییاتی از گیتی را ببینیم که پیش از این امکان نداشته است، حالا اوچو به یک ابزار مهم برای کیهانشناسها و اخترفیزیکدانها تبدیل شده و درک بهتری از عالم به آن‌ها داده است.
شناسایی میدان مغناطیسی سیاهچاله کهکشان M۸۷
اخترشناسان به کمک مجموعه‌ای از رادیوتلسکوپ‌ها موفق شدند تابش رادیویی گسیل‌شده از محیط پیرامون سیاهچاله مرکزی کهکشان M ۸۷ را ثبت کنند. البته ماده داغ اطراف این سیاهچاله می‌تواند تابش‌های متفاوتی گسیل کند، ولی همه آن‌ها به ما نمی‌رسد.
در طول موج ۳/۱میلی‌متر امکان دریافت تابش‌های ارسالی از سیاهچاله روی زمین وجود دارد. اخترشناسان به کمک قطبیدگی تابش رادیویی این سیاهچاله موفق شدند هندسه میدان مغناطیسی در اطراف آن را مشخص کنند.
شاید بپرسید خب این‌ها چه کاربردی دارند؟ نکته اساسی اینجاست که این قطبیدگی‌ها می‌تواند در شناسایی ویژگی‌های محیط نظیر دما، چگالی و حتی شدت و جهت میدان مغناطیسی به اخترشناسان کمک کند. اکنون با این بررسی‌ها محققان اطلاعات زیادی درباره سیاهچاله مرکزی کهکشان M۸۷ به دست آورده اند. مثلا می‌دانند اندازه این سیاهچاله بیش از ۲۰۰برابر فاصله زمین تا خورشید است. تابش رادیویی دریافتی از خود سیاهچاله نیست، بلکه از محیط پیرامون آن است. گرانش سیاهچاله ماده داغ پلاسمایی را به سمت خودش می‌کشد و بخشی از آن را می‌بلعد و البته بخش دیگری از همین ماده به‌صورت جت به بیرون پرتاب می‌شود.
این میدان مغناطیسی است که سازوکار موثر و انرژی لازم برای پرتاب پلاسمای داغ را به‌صورت جت فراهم می‌کند. نکته جالب دیگر این که این قرص مواد که به دور سیاهچاله در گردش است دمایی بسیار بالا در حدود ۲۷ میلیون کلوین دارد. اکنون در سال ۲۰۲۱ دانش اخترفیزیک به جایی رسیده که جزییات آنچه در سیاهچاله‌ها رخ می‌دهد مورد تحقیق و بررسی دانشمندان قرار گرفته است. آنچه که روزی حتی وجودش هم شک برانگیز بود امروز سوژه تلسکوپها و عکسبرداریهای طولانی مدت شده است.
منبع: دیجیاتو
انتهای پیام/
