تبليغات
تبلیغات در دانشجو کلوب محک :: موسسه خيريه حمايت از کودکان مبتلا به سرطان ::
جستجوگر انجمن.براي جستجوي مطالب دانشجو کلوپ مي توانيد استفاده کنيد 
برای بروز رسانی تاپیک کلیک کنید
 
امتیاز موضوع:
  • 1 رأی - میانگین امتیازات: 5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

کیهان شناسی

نویسنده پیام
  • ♔ αϻἰг κнаη ♔
    آفلاین
  • مدیرکل  سایت
    *******
  • ارسال‌ها: 16,105
  • تاریخ عضویت: تير ۱۳۹۰
  • اعتبار: 1090
  • تحصیلات:زیر دیپلم
  • علایق:مبارزه
  • محل سکونت:ایران زمین
  • سپاس ها 34949
    سپاس شده 49155 بار در 13535 ارسال
  • امتیاز کاربر: 551,587$
  • حالت من:حالت من
ارسال: #1
کیهان شناسی
ما اکنون در میان انقلابی از دانسته هایمان پیرامون سر منشاء تکامل جهان هستیم. انقلابی که هم ازنظریه های جدید وهم ازتکنولوژی پیشرفته تغذیه می کند. تلسکوپهای فضایی ای که ازآن سوی طیف الکترومغناطیسی جهان را زیر نظر دارند، تلسکوپهای عظیم زمینی، ابر رایانه ها وشتاب دهنده های ذرات اتمی وحتی تلسکوپهای زیرزمینی ، همگی نقش مهمی را در این زمینه ایفا می کنند .به مدد نظریه نسبیت عام انیشتن و فیزیک نوین ذرات، میتوان با اطمینان بیشتری تاریخ کیهان را از زمان ترکیب ذرات بنیادی،که دریک میکرو ثانیه بعداز پیدایش جهان به وجود آمدند، بررسی کرد.



بعد از چند دهه تلاش وکوشش ما نتوانسته ایم ویژگی اساسی جهان خودمان را شناسایی کنیم .در توافق نظر جدید که در یک دهه قبل به سختی قابل تصوربود ، بیشترکیهان شناسان عمرجهان را ۷/۱۳ میلیاردسال می دانند و عقیده دارندکه تخت است ( یعنی از هندسه اقلیدسی تبعیت می کند ، با خطوط موازی ای که در بی نهایت هم موازی می مانند وزوایای داخلی مثلث که مجموعاً‌۱۸۰ درحه هستند.)نظرات جدیدی کیهان شناسی تعدادی ازمشکلاتی راکه به مدت چند دههه مطرح بوده اند ، حل می کنند . معروفترین این معضلات این بودکه جهان ، جوان تر از ستاره هایی که درآن قراردارند به نظر می آمد . برابری اندازه گیری های مستقل با مقادیرکلیدی مانند ثابت هابل نیز از موضوعات مهم کیهان شناسی هستند . بیشترماده کهکشان هیچ نوری ازخود منتشر نمی کند و برخلاف ماده که برای ماآشناتروملموس تراست ، از نوترون وپروتن تشکیل نشده .به نظر می آید این ماده سیاه عجیب که ۳۰ درصدازکل جرم -انرژی جهان را تشکیل می دهد ،ازنوعی ذره بنیادی تشکیل شده که کمی بعد ازانفجار بزرگ به وجود آمده است.حتی شگفت آورترازاین، دو سوم از جرم - انرژی کیهان است که ازانرژی تاریک اسرارآمیزتشکیل شده، که باعث سرعت یافتن گسترش جهان می شود.

● ساختار انفجار بزرگ
اساس دریافت ذهنی ما ازتکامل جهان ، مدل انفجار بزرگ است که برپایه نظریه نسبیت عام انیشتن و رصدهای ادوین هابل در موردگسترش جهان مطرح شد . اثر متقابل تئوری و رصد دراینجا اهمیت خاصی دارد .درساختار نسبیت عام فضا و زمان می توانند بپیچند ، خم شوند وکشیده شوند . بوسیله رصد نیز گسترش جهان به خوبی رؤیت شده البته این گسترش به صورت به جلو برده شدن ماده است و نه پرتاب شدن آن درخلاء .علاوه براین، میل به قرمز( redshif ) نورساطع شده ازکهکشانهای دور دست ، با اثر دوپلر ،که در اثرحرکت در میان فضا به وجود می آید توجیه نشده ، بلکه به عنوان نتیجه گسترش فضاکه باعث کشیدگی طول موج فوتونهای راهی زمین می شود،توضیح داده شده است.(پدید میل به قرمزدراثرکشیده شدن فوتونهای رسیده به زمین ازیک کهکشان دوردست ظاهر می شودکه باعث شکافته شدن خطوط جذبی درطیف کهکشان وتمایل آن به طیفهای قرمزتر نورمرئی- درمقایسه با ستارگان کهکشان راه شیری ـ می شود.) میل به قرمز یک کهکشان دوردست مستقیماً نشان می دهد جهان از زمانی که نورآن کهکشان را ترک کرده است چفدر بزرگ تر شده .تفاوت اندازه برابر میل به قرمز ( ۲)+۱ است .به طور مثال دورترین کوازار شناخته شده میل به قرمزی برابر۴/۶ دارد . یعنی حجمی ازفضا که درزمان ترک نور از کوازار یک میلیون سال نوری پهنا داشته ، اکنون ۴/۷ میلیون سال نوری است!


نظام انفجار بزرگ بسیار یا از ویژگیهای اصلی جهان امروز را در خودجای می هد - البته همه آنها را توضیح نمی دهد- از جمله : تخت بودن فضا،امواج پس زمینه کیهانی ، وبرآمدگیهای موجوددر ماده آغازین که ساختارهای بزرگ .آشکار امروزی راپدید آورده اند.در سال ۱۹۸۰ فیزیکدانی به نام آلن اچ - گروت نظریه ای ارائه کردبه نام تورم** . بعدها دیگران نیز توضیحاتی به این نظریه افزودند .این تئوری که نشات گرفته از فیزیک کاربردی ذرات است ، مهمترین ویژگیهای جهان امروزراتوضیح می دهد.درتئوری تورم قسمتهای کوچک کیهان اولیه به طور تصاعدی گسترش پیدا کردند وقسمتی از فضاراکه ماامروزه می بینیم ،صاف تر کردند.مانند وقتی که بیشتر بادکردن یک بادکنک باعث می شودقسمت کوچکی روی سطح آن صاف تر به نظر برسد.
گفته می شود دلیل اصلی جریان یافتن این گسترش انرژی پتانسیلی وابسته به انرژی فرضی است به نام inflaton این انرژی پتانسیل inflatin است که حرارت چشم گیر انفجار بزرگ رافراهم کرده درحین پدیدهinflaton نوسانات کوانتومی در مقیاسهای زیر اتمی بوسیله گسترشی مهیب به اندازه های نجومی می رسند این بزرگتر شدن ها درسالیان دراز بعدی به همراه گرانش رشد کردند ودر نهایت به پیدایش کهکشانها وخوشه های کهکشانی کنونی انجامیدند ازنظریه تورم می توان سه نتیجه گیری کرد:۱) فضا بایددرلبه مرئی آن صاف به نظر برسد.۲) توزیع ماده در مقیاسهای نجومی باید منشاکوانتومی داشته باشد.۳) فضا رابایدپس زمینه ای ازامواج گرانشی فرا گرفته باشد،که بوسیله نوسانات کوانتومی بعد از۱۰ ثانیه به توان ۳۲- از شروع جهان بوجود آمده اند .دوپیش بینی نخست اکنون با اندازه گیری هایی که روی CMBR انجام می شوددیده شده اند.( وسومی نیزاحتمالاً درآینده ای نه چندان دوربااندازه گیری ها به اثبات خواهد رسید.)اکنون به بحث درباره گسترش جهان خواهیم پرداخت.


● گسترش جهان چگونه؟
در سال ۱۹۲۹ ادوین هابل و میلتون هوماسون ، فاصله چند کهکشان نزدیک را اندازه گیری کردند و رابطه میان فاصله و سرعت عقب نشینی آنها را بدست آوردند( که وقتی کهکشانی با سرعتی کمتر ازکسری از سرعت نور از ما دورمی شود، این رابطه با میل به قرمزآن متناسب است.) این مؤلفه تناسب ، ثابت هابل نام دارد ( H ۰) وسرعت گسترش جهان امروزرا اندازه گیری می کند.تعیین دقیق فواصل کهکشانی به طرز شگفت آوری سخت است و پیچیدگیهای زیادی مزاحم تلاش برای مشخص کردن H ۰ می شود.اکنون با استفاده از پیشرفتها و ابزار پیچیده و به مدد روش های متعدد و متفاوت اندازه گیری ، برمقداری برای ین ثبات اتفاق نظر شده است.

فواصل دقیق کهکشانی در مقیاسهای دورکه بوسیله بخشی از پروژه کلیدی هابل ( hstkp ) بدست آمده است ، قسمتی از سرفصلهای مدنظر آقای فریدمن ( f reed man ) مدیر این پروژه را تشکیل می دهد .با آشکار سازی و اندازه گیری ستاره های متغیر ( Cepheid) در ۲۴ کهکشان مارپیچی ، هابل محققان این پروژه را قادر کردتا ۵ روش تنظیم شده ، به عنوان دومین شاخص فاصله ، برای فواصل بیش از۱ میلیارد سال نوری، بدست آوردند.چنین فواصلی به خوبی در مسیر رصدی هابل قرار دارند. جایی که اثر مخرب اجتماع کهکشانهای پر جرم، همچون خوشه سنبله، تاثیر محسوسی در اندازه گیری ها ندارند.

باترکیب هرپنج تکنیک ، مقدار۷۲کیلومتردرثانیه ، درمگاپارسک -باخطایی حدود۱۰ درصد - برای ثابت هابل بدست آمد .درحالیکه پارامتر اندازه گرفته شده توسط خودهابل ۵۵۰ کیلومتردرثانیه درمگا پارسک بود .ازآنجاکه اندازه جهان قابل رصد و سن آن ، هردوباثابت هابل رابطه عکس دارند.رشدی که این مقداراصلاح شده برای جهان قابل رؤیت نشان می دهد هشت برابر گسترشی است که فبلاً برای جهان اندازه گرفته شده بود.گروههای نجومی دیگری هم با ثابت هابلی که این پروژه بدست آورد موافقت کردند.پس می توان گفت یکی ازپارامترهای مهم کیهان شناسی بالاخره تعیین شده است.
● سن جهان شتابدار ما

ثابت هابل می تواند زمانی که ازانفجار بزرگ می گذرد و اندازه قسمتی از جهان راکه برای ما قابل رؤیت است ، تعیین کند .مدت زمانی که از انفجار بزرگ می گذرد ، به سرعت گسترش کنونی جهان ونیز سرعت گسترش آن درگذشته بستگی دارد.گرانش حاصل ازوجودماده رشدیافتن جهان راکند می کند- مانند توپی که وقتی به آسمان پرتاب می شودنیروی جاذبه زمین سرعتش راکم می کند.دانشمندان چنددهه است که برای یافتن این شتاب منفی تلسکوپهایشان را به انتهای محدوده جهان قابل رؤیت نشانه رفته اند.این افراد امیدوارند با اندازه گرفتن میزان کندشدن گسترش جهان ، سرنوشت آن را مشخص کنند.آیا این کند شدن برای معکوس کردن گسترش ودر نتیجه جمع شدن دوباره جهان کافیست؟ نشانه های بدست آمده از رصدها و تئوریهای نظری ۵ سال اخیر ،کیهان شناسان رابه این تفکرسوق داده که جهان از ماده ای با چگالی بحرانی C ritical density تشکیل شده است . پارامتری که میتواندگسترش جهان را بدون اینکه جمع شدن دوباره اش را تسریع بخشد ، آهسته کند . این نظریه یک تناقض بوجود می آورد .سنی که با ترکیب اندازه ثابت هابل و اینr s برای جهان تخمین زده می شد ۹ میلیارد سال بود ، درحالیکه پیرترین ستارگان درکهکشان راه شیری ۱۳-۱۴ میلیارد ساله اند! دردهه ۱۹۹۰ بابه کارگیری ترکیبی ار تکنولوژی (دوربین های CCD ۱۰۰۰مگا پیکسلی) ویک شاخص دقیق در فاصله ای دور( ابرنواخترهای نوع Ia) بالاخره شتاب منفی جهان اندازه گیری شد.اما این به معنی پیدا کردن این شتاب منفی نبود! چراکه در سال۱۹۹۸ دوگروه به رهبری لارنس بروکلی و سالپرلماتد پی بردندکه نورابرنواخترهایی که درفاصله چندین میلیارد سال نوری قرار دارند، کمتر از مقداری است که برای جهانی باشتاب منفی وبا چگالی بحرانی صدق می کند.نتیجه تلویحی این کشف غیرمنتظره این بود:

گسترش جهان در حقیقت درحال سرعت گرفتن است.با اینکه غباربین کهکشانی وتکامل ابرنواخترهم می تواند باعث این کاهش نورشود ،آزمایشات زیادی تاثیر این پارامترهارا برروی کم شدن نوراین ابرنواخترهاردکرده اند.ظاهراً جهان واقعاً درحال سرعت گرفتن است .تاوقتی که قدرت جاذبه بامجموع چگالی ماده در جهان و فشاری که از هر سانتیمتر مکعب به وجو د می آید نسبت مستقیم دارد،می توان این کشف رابانظریه انیشتن توجیه کرد.فشارمنفی عظیم موجوددرجهان(چیزی که کیهان شناسان به آن خاصیت کشسانی فضا-زمان می گوند) می تواند اثر دافعه گرانشی ایجادکند،که این برای سرعت بخشیدن به گسترش جهان کافی است. رصد ابرنواخترها مدارکی مبنی بر وجودماهیتی کشسان وعجیب بدست می دهدکه آنرا انرژی تاریک نامیده اند.انرژی تاریک که تایک دهه قبل ازطرف بیشترکیهان شناسان ردمی شد،اکنون به نظر می رسدکه بیش از دوسوم ذخیره جرم - انرژی کیهانی را تشکیل می دهد.این کشف شگفت آورباعث شدکه کیهان شناسان در تفکرشان درموردسرنوشت نهایی جهان تغییراتی دهند.اگرجهان تنها ازماده تشکیل شده بود،سرنوشت آن تنها ازروی انحنای فضایی آن قابل تشخیص دادن بود .یک جهان بسته *(که دارای انحنای مثبت است)سرانجام جمع شده وفرو می ریزد .در حالیکه یک جهان تخت یا باز* ( که دارای انجنای منفی است) تا ابد به گسترش می یابد.البته انرژی تاریک هردواحتمال -گسترش ابدی وفروریزی نهایی -را برای جهان ظاهراً تخت ماپیش بینی می کند.

در اینجا هندسه جهان دیگر به پیش بینی سرانجام آن کمکی نمی کند .تا وقتی که انرژی تاریک کاملاً شناخته شود، پایان کار جهان ما بلاتکلیف خواهد ماند. گرچه اگر گسترش جهان تا۳۰ میلیاردسال دیگربه سریعتر شدن خود ادامه دهد، آسمان ازکهکشان خالی خواهدشد(بجزچندکهکشان درخوشه کهکشانی سنبله).درحالیکه گرانش جاذبه ای ماده ی عمدتاً سیاه جهان،گسترش آن را کند تر می کند،گرانش دفعی (شتاب منفی) که دراثرانرژی سیاه بوجودآمده سعی درسرعت بخشیدن به آن را دارد .بنابراین اندازه گیری مقادیرانرژی وماده تاریک به ما اجازه می دهد فیلم کیهانی راتا زمان بوجودآمدن آن عقب ببریم و زمان شروع آن رادریابیم .برای جهان مطلوب امروزی - جهانی تخت با ثابت هابل ۷۱ تا۷۲ ونسبت ماده تاریک به انرژی سیاه سه به هشت - زمان انفجار بزرگ حدود ۵/۱۳ میلیارد سال پیش است که البته ۱۰ درصد احتمال خطا برای آن در نظر گرفته می شود.

روش های دیگر اندازه گیری عمده جهان نیزاین رقم راتایید می کنند. بهترین این روش ها، روشی است که در آن عمر پیرترین ستارگان راه شیری که درخوشه های کروی قرار دارند،اندازه گیری می شود.مدلهای اخیر کامپیوتری عمری حدود۵/۱۲ میلیارد سال رابرای ستارگان موجوددراین خوشه ها تخمین می زنند.(بازهم باخطای ده درصد) پیدایش این ستارگان قدیمی بیشتر از یک میلیارد سال طول نکشیده است که بااضافه کردن این مقداربه عمرستارگان نتیجه ای با مطابقت دلخواه با عمر گسترش جهان بدست می آید.ازکرونومترهای کیهانی دیگر مانند کتوله های سفید و ایزوتوپ های رادیواکتیو نیز نتایج مشابهی بدست آمده.

آرایش شبکه ای از ماده سیاه ، با ستارگان یکی از ویژگیهای دورازانتظار جهان بدون شک این واقعیت تامل برانگیز است که ستارگان حدودیک درصد ازکل ذخیره جرم - انرژی آن را تشکیل می دهند.(وحتی کسری کمتر ازذخیره ماده آن را)درحالیکه یک چهارم کل جرم انرژی کیهانی را ماده تشکیل می دهد.،بیشتر آن تاریک است ووجودش تنها از آثار گرانشی آن قابل دریافت است.ماهیت این ماده تاریک هنوزناشناخته مانده،گرچه مامدارک محکمی داریم مبنی براینکه قسمت اعظم این ماده نمی تواند از پروتن ها ونوترونها ساخته شده باشد)اجزای تشکیل دهنده هسته اتم که جمعاً باریون نامیده می شوند.

مطالب مشابه ...



کیهان شناسی

۲۰-۷-۱۳۹۰ ۰۹:۲۹ صبح
جستجو یافتن همه ارسال های کاربر اهدا امتیازاهدای امتیاز به کاربر پاسخ پاسخ با نقل قول

برای بروز رسانی تاپیک کلیک کنید


مطالب مشابه ...
موضوع: نویسنده پاسخ: بازدید: آخرین ارسال
  بزرگترین ساختار جهان کشف شد/ چالشی برای اصل کیهان شناسی انیشتین خاطره بانو 0 85 ۲۴-۱۰-۱۳۹۱ ۰۷:۱۰ عصر
آخرین ارسال: خاطره بانو
  سه پیروزی برای کیهان‌شناسی خاطره بانو 0 115 ۲۶-۹-۱۳۹۱ ۰۷:۰۳ عصر
آخرین ارسال: خاطره بانو
  پرتوهای کیهانی؛ ابزاری برای شناخت کیهان خاطره بانو 0 140 ۱۹-۱۱-۱۳۹۰ ۰۷:۵۳ عصر
آخرین ارسال: خاطره بانو

پرش به انجمن:

کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان