مبانی فیزیک مدرن و نجوم

1- فیزیک یا طبیعت عبارت از مطالعه ماده است. فیزیک مهمترین علوم طبیعی است. فیزیک، کوچکترین ذرات، نظیر الکترونها و کوارکها ونیز بزرگترین ذرات نظیر کهکشانها و تمامی جهان را دربر می گیرد. اندازه کوچکترین ذرات و بزرگترین اجسام در ضریبی بیشتر از 10⁴⁰ با هم اختلاف دارند.

2- کره زمین ما کروی است. شعاع زمین 10⁶×38/6 متر ـ جرم زمین kg10²⁴×69/5 و ترکیب شیمیایی آن عبارت است از 6/38% آهن ـ 6/28% اکسیژن ـ 4/14% سیلیسیوم ـ 1/11% منگنز ـ 0/3% نیکل ـ 6/1% گوگرد ـ 3/1% آلومینیوم ـ 3/1% عناصر دیگر.

3- اوج و حضیض: نزدیکترین نقطه بیضی به زمین حضیض زمینی و دورترین نقطه آن از  زمین اوج زمینی نام دارد. فاصله بین ماه تا زمین حدود 30 برابر قطرزمین است. 3/27 روز طول می­کشد تا ماه یکبار به دور زمین بگردد.

چون بیشتر ماده جهان در ستارگان قرار دارد، پلاسما فراوان ­ترین ماده جهان است. فقط کسر کوچکی از ماده به شکل جامد ـ مایع و گاز است. این سه حالت ماده فقط در سیارات، ستاره­های نوترونی (پالسارها) و ابرهای غبار و گاز بین ستارگان یافت می­شوند. خود منظومه شمسی با ابر بزرگی از میلیونها دنباله دار احاطه شده است که مدارهایشان در جهت گوناگون آسمان را می­پیمایند. گاز بین ستاره­ای بیشتر هیدروژن است که چگالی آن در حدود یک اتم در هر سانتی­متر مکعب می باشد. ابر ستارگانی که خورشید ما در آن واقع شده است به بازوی مارپیچی (جبار) جوزا تعلق دارد. خورشید ما در راه شیری واقع است. کهکشان ما یک کهکشان مارپیچی است. برآمدگی پر نور مرکزی هسته کهکشان است که کم و بیش شکل کروی دارد. ناحیه احاطه کننده همراه با بازوهای مارپیچی، قرص کهکشان است. ضخامت این قرص خیلی کم و فقط حدود 3% قطر آن است. ستارگانی که قرص را تشکیل می­دهند به دور مرکز کهکشان در جهتی خلاف جهت حرکت عقربه­های ساعت می­چرخند. تعداد کل ستارگان راه شیری حدود 10¹¹ است. خورشید در یکی از بازوهای مارپیچی و فاصله حدود  شعاع از لبه قرص به طرف مرکز قرار دارد. در حدود 250 میلیون سال طول می­کشد تا خورشید یک دور کامل به گرد مرکز کهکشان بچرخد. رصدهای اخیر مرکز کهکشان با تلسکوپها مبین این است که سیاه چالی بزرگ در مرکز راه شیری وجود دارد.

کهکشان راه شیری:

کهکشان ما قسمتی از خوشه کوچکی است به نام گروه محلی که از کهکشان ما، کهکشان بزرگ آندورمدا (زن به زنجیر بسته شده)، کهکشان مثلثی ـ ابر ماژلانی بزرگ و 16 کهکشان کوچک دیگر تشکیل شده است. کوچکترین این کهکشانها، کهکشانهای کوتوله هستند که در حدود 10⁵ ستاره دارند. گروه محلی در حاشیه یک خوشه بسیار بزرگ از کهکشانها به نام ابر خوشه محلی جای گرفته است. این خوشه­ای متشکل از خوشه های کهکشان است. در مرکز ابر خوشه محلی، خوشه سنبله (عذرا) قرار دارد که شامل چند هزار کهکشان است. تمام کهکشانهای دور دست از ما و یکدیگر دور می­شوند. به طور مثال خوشه شجاع با سرعت 6030 کیلومتر در ثانیه از کهکشان ما می­گریزد.

این دور شدن کهکشانها از یکدیگر را می توان با حرکت تکه­های یک نارنجک به اطراف، پس از انفجار، مقایسه کرد. حرکت کهکشانها بر این دلالت دارد که جهان با انفجار بزرگی، موسوم به انفجار بزرگ Big Bang شروع شده است.

DNA و حیات:

DNA در هسته سلول­ها یافت می­شود. این ماده مولکول طویلی است که از به دنبال هم قرار گرفتن تعداد زیادی مولکولهای بازی نیتروژن دار روی بنیانی از مولکولهای قندی و فسفات ساخته شده است. این مولکولها بازی چهار نوعند که در تمام ارگانیسم­های زنده یکسانند ولی ترتیب قرار گرفتن آنها به دنبال هم از یک ارگانیسم به ارگانیسم دیگر متفاوت است. این ترتیب حامل یک پیام است. مولکولهای بازی حروف موجود در کلمات این پیامند. این پیام شامل تمامی دستورالعمل­های ژنتیکی حاکم بر سوخت و ساز، رشد و تولید مثل سلول است.

کوارک:

پروتونها و الکترونهای درون هسته از ذرات ریزتری به نام کوارک تشکیل شده­اند. کوارکهای درون پرتونها و نوترونها دو نوعند که آنها را کوارک بالا یا UP و کوارک پایین یا down می­نامند. پروتون شامل دو کوارک بالا و یک کوارک پایین است که به هم متصلند. نوترون شامل یک کوارک بالا و دو کوارک پایین است که به هم متصل شده­اند. علاوه بر این دو نوع کوارک، فیزیکدانها چهار نوع دیگر نیز کشف کرده­اند که شگفت ـ دلربا ـ سروته نامیده شده­اند. این کوارکهای جالب توجه در نمونه­های ماده معمولی وجود ندارند و فقط می­توانند در شرایط ویژه ای در ضمن برخوردهای پرانرژی بین ذرات زیر اتمی به وجود آیند.

انفجار بزرگ و انبساط جهان

کیهان شناسی جهان را در مقیاس بزرگ مطالعه می­­کند. تا صد سال پیش اخترشناسان تصور می_­کردند که جهان هستی همین کهکشان راه شیری است. اما در سال 1920 میلادی ادوین­ هابل با استفاده از تلسکوپ 100 اینچ مونت ویلسون ثابت کرد که سحابیهای رگه­ای ضعیف که در تمام آسمان یافت می­شوند در واقع مجموعه­های غول پیکری از ستارگان شبیه به کهکشان ما هستند اما در فاصله بسیار زیادی از ما قرار دارند. او برای اندازه­گیری این فواصل بسیار بزرگ کیهان روشهایی را ابداع کرد و کشف کرد بعضی از کهکشانهای دور دست بیشتر از چند میلیارد سال نوری با ما فاصله دارند. هابل همچنین کشف کرد که کیهان در حال انبساط است و قرمز گرایی طیف کهکشانها نشان می دهد که کهکشانها از ما و از یکدیگر دور می­شوند. در میان نیروهای طبیعت، ثقل (گرانش) در شکل دادن به وجوه بزرگ مقیاس جهان و تحول عالم نقش اصلی را دارد. قانون گرانش نیوتون برای توضیح جهان کاملاً کفایت نمی­کند زیرا در فواصل بزرگ کیهانی، آثار نسبیتی اهمیت پیدا می­کنند. بنابراین لازم است که در بررسی های خود از نظریه نسبیت عام اینشتین استفاده کنیم.

کهکشانها و انبساط جهان

با تلسکوپ ما می­توانیم تعداد بسیار بیشتری از ستارگان را ببینیم و نشان می دهد ستارگان قسمتی از یک مجموعه بزرگ یا ابری از ستارگان هستند که آن را کهکشان یا راه شیری می­گویند. این کهکشان به تقریب 100 میلیارد ستاره دارد که در قرص مارپیچی به قطر خوشه کروی ستارگانی است که در نزدیک کهکشان ما یافت می­شوند. هر یک از اینها اجتماعی از 10⁵ یا 10⁶ ستاره است. کم و بیش شبیه یک گروه بزرگ زنبورداران در آسمان است.

2- سن پیرترین خوشه­های کروی بین 10 تا 16 میلیارد سال است که به خوبی با زمان انبساط سازگار است. سن پیرترین خوشه های کروی، تاریخ تولد اولین ستارگان کهکشان را به دست می­دهد. روش دیگر استفاده از سن عناصر شیمیایی استفاده می­شود. پس از انفجار بزرگ ستارگانی به وجود آمدند که عمر آنها خیلی کوتاه بود و با یک انفجار ابر نواختری از بین رفتند و عناصر شیمیایی خود را در همه جا پراکندند. بخشی از این عناصر سرانجام سر از ابر گاز و غباری درآوردند که بعداً منظومه شمسی شد.

قطعی ترین گواه برانفجار بزرگ این است که قسمتی از گرمای تابشی ناشی از انفجار اولیه را هنوز می­توان در آسمان یافت. جهان در لحظه اولیه انفجار بزرگ، باید آکنده از ماده­ای فشرده، در دما و فشار بسیار زیاد بوده باشد. ماده باید با آهنگ عظیمی در حال انبساط بوده باشد. و دوام انبساط تا امروز معلول اندازه حرکتی است که در ابتدا داشته است.

در ابتدا گرمای تابشی گسیل شده از این کره آتشین اولیه از نوع پرتوهای بسیار نافذ گاما و ایکس بوده است. این پرتوها در واقع امواج نوری با طول موج بسیار کوتاهند ولی با انبساط جهان این امواج نوری نیز انبساط یافتند. بنابراین طول موجهای کنونی کره آتشین که هنوز در آسمان هستند بلندتر از طول موجهای نور اولیه­اند.

ما گاهی به اشتباه فکر می­کنیم که کهکشان ما در مرکز عالم واقع است و تمام کهکشانهای دیگر از ما دور می­شوند ولی کهکشان ما جای خاصی را در عالم اشغال نمی­کند. کهکشانهای دیگر فقط از ما دور نمی­شوند. کهکشانها همه از هم دور می­شوند یعنی جهان در حال انبساط است. عالم به تقریب در همه جا یکسان است. این حکم یکنواختی جهان در مقیاس بزرگ، اصل کیهان شناختی نام دارد. گریز کهکشانها از هم را می­توان به کمک یک تشبیه توضیح داد. وقتی نارنجکی در هوا منفجر می­شود، پاره­های نارنجک در تمام جهات پرتاب می­شوند اما پاره­های مختلف ممکن است سرعتهای مختلف داشته باشند یعنی پاره­ای که فاصله­اش از همه بیشتر است، بیشترین سرعت را دارد. این تناسب سرعت و فاصله همان قانون هابل است. در انبساط جهان، تنها فواصل بین کهکشانها است که افزایش می­یابد، خود کهکشانها انبساط پیدا نمی­کنند فقط فاصله بین آنها تغییر می­کند مانند مثال پاره­های نارنجک.

عمر جهان و انفجار بزرگ:

انفجاری که باعث شروع انبساط جهان شد انفجار بزرگ نامیده می­شود. عکس ثابت هابل باید برابر زمان انبساط باشد.

میلیون سال نوری

سال

چون ثقل کهکشانها را به طرف یکدیگر می کشد، می­توان انتظار داشت که ثقل مانع حرکت گریزی آنها شود و انبساط جهان را کُند کند.

چون عمر جهان متناهی است، نور تنها از آن قسمتهایی می­تواند به ما برسد که به اندازه کافی نزدیکند. تندی نور برابر است با:

1 سال نوری = m/s 10⁸×300=C

و نور در زمان t فاصله زیر را می پیماید:

Ct = (سال / سال نوری 1) × (سال 10¹⁰×8/1) = سال نوری 10¹⁰×8/1

این فاصله شعاع جهان قابل مشاهده است.

حیات فرازمینی

امکان وجود حیات در سیارات دیگر

برای ناظران جهان باستان هرگز این سئوال مطرح نمی­شد که آیا من در جهان هستی تنها هستم یا خیر؟ ما برای اصطلاح فرازمینی (Extra terrestrial) نماد اختصاری ET و برای حیات فرازمینی، با اضافه کردن حرف (Life) L یا I (برگرفته از Intelligence به معنی هوش) به ET از نماد ETL یا ETI استفاده خواهیم کرد. تنها کاری که ما می­توانیم برای ارتباط با موجودات احتمالی منظومه های دیگر به کار بریم گوش کردن به امواج الکترومغناطیسی ساطع شده احتمالی از فرستنده­های آنان از طریق رادیوتلسکوپهای غول پیکر امروزی می­باشند. (طرح SETI یا ارتباط با هوشمندان فرازمینی). در کیهان فراوان­ترین عنصر موجود در کل عالم هیدروژن خنثی با طول موج cm21 است.

گستره طول موجهای بین cm18 و cm21 را آبچاله عالم نامیده­اند. چون آب در بسیاری از موقعیتهای فرازمینی یافت می­شود. بنابراین ما برای طرح SETI بنام اوزما طول موج cm18 خاص تابش رادیکال هیدروکسیل OH را به کار می­بریم تا در صورت وجود تمدن­های پیشرفته آنها با رادیوتلسکوپهایشان این طول موج را گرفته و دریابند این طول موجی است که نشان از آب و حیات و یک تمدن پیشرفته می­دهد.

احتمال وجود هوشمندان فرازمینی چقدر است؟

ابتدا باید به کمک معادله زیر برآورد کرد که چند جامعه ارتباطی ETI می­تواند در کهکشان راه شیری وجود داشته باشد.

N= Rfpneflfifcl

N = تعداد جوامع ارتباط گیر در کهکشان راه شیری

R = آهنگ تشکیل ستارگان در کهکشان

fp = کسری از ستارگان که سیاره دارند.

ne = نسبت تعداد سیارات مناسب برای تشکیل حیات، به ستارگانی که سیاره دارند.

fl = کسری از سیارات مناسب برای تشکیل حیات که واجد حیات اند.

fi = کسری از سیارات که واجد حیات و حیات هوشمند هستند.

fe = کسری از سیارات که واجد حیات هوشمندند و برقراری ارتباط را نیز خواهانند.

L = زمانی که در خلال آن یک تمدن در مرحله برقراری ارتباط خواهد بود.

اکنون برای اینکه بدانیم این معادله چگونه مصداق پیدا می­کند مقادیر به نسبت معتبری را در آن جا گذاری می­کنیم.

R = 10 ستاره در سال (200 میلیارد ستاره در 20 میلیارد سال تشکیل شده­اند.)

fp = 1/0 (فقط یک ستاره از 10 ستاره، سیاره دارد.)

ne = 2 (ستارگان واجد سیاره، هر یک به طور متوسط 2 سیاره مناسب برای حیات دارند.)

fl = 1/0 (از سیاراتی که برای حیات مناسبند 1 از 10 آنها واجد حیات خواهند بود.)

fi = 5/0 (از آنها که حیات را برمی­تابند، نصف آنها حیات هوشمند خواهند داشت.)

fc = 9/0 (از آنها که حیات هوشمند دارند 9 از 10 تا طالب برقراری ارتباط خواهند بود.)

L = 10000 سال (توانایی و خواستن برقراری ارتباط 10000 سال طول خواهد کشید.)

جامعه 900 = (10000) (9/0) (5/0) (1/0) (2) (1/0) 10 = N

اما گستره­_­ای که به معمول در نشریه­ها یافت می­شود از 1 (تنها بودن ما در عالم) تا 100000000 جامعه ET برقرار کننده ارتباط در کهکشان راه شیری است. در فرمول بالا مقدار ne نمایانگر حدسی درباره تعداد سیاراتی است که می­توانند حیات را در یک منظومه نگهدارند. برای سیارات فاکتورهای بسیاری برای ایجاد حیات در آن وجود دارد از جمله: فاصله آن تا خورشید یا ستاره ـ غلظت اتمسفر آن، ایجاد دما ـ ترکیب جو سیاره ـ مولکولهای آمینواسیدها و ... .

به عنوان مثال از عناصری که در انفجار یک ابر نواختر به بیرون پرتاب شده­اند می­دانیم گرایشی طبیعی برای اتم­های کربن وجود دارد که با اتمهای هیدروژن ـ اکسیژن ـ نیتروژن و گوگرد پیوند برقرار کنند و مولکولهایی از آمینواسیدها را پدید آورند.

اما این مولکولها حیاطت را در یک سیاره ایجاد نمی­کنند. یکی از مهمترین تفاوتهای بنیادی یک مولکول زنده و یک موجود زنده، وجود یک پیام رمز دار در هر سلول موجود زنده است که هر سلول به وسیله آن می­تواند خودش را تکثیر کند.

مقداری که به fL نسبت داده می­شود مبین برآوردی است از این احتمال که تا چه حد حیات در جایی که برای وجود حیات مناسب است، وجود دارد. جمله fi این احتمال را مشخص می­کند که اگر حیات وجود داشته باشد این حیات تا چه حد هوشمند خواهد بود. جمله fc بازتاب اندیشه ما درباره ارتباط میان حیات هوشمند و کنجکاوی است چون هوش با کنجکاوی تغذیه می­شود.

جمله 1 اندازه زمانی بقای یک جامعه ارتباط گیر و زمان باقی مانده این جامعه در حالت خواست ارتباط است اما هر چه جامعه ارتباط گیر ET، بیشتر دوام آورد شانس بیشتری برای امکان تماس فراهم می­شود.

برای برقراری ارتباط چه زبانی را می­توانیم به کار گیریم؟

در روی زمین یک زبان قابل فهم برای تمام مردم دنیا عمومیت دارد. میان ETIها هم یک زبان عمومی کیهانی وجود دارد و آن زبان ریاضیات است.

برای ارتباط با فرازمینی ها به وسیله فضاپیمایی که منظومه شمسی را ترک می­کند نماد و اثر ساخته دست بشر را به فضا ارسال کرده­ایم. اگر یک ETI پیام پایونیر 10 و 11 را در نقطه­ای دور از فضا و زمان پیدا کند یک لوحه که شکل­هایی از پیکر ما روی آن حک شده و یک نمودار تصویر خواهد یافت که نشان می دهد ما در کجای عالم هستیم. در هر دو فضا پیمای وویجر دیسکهای ویدیویی قرار داده­اند که روی آن درود و تهنیت 60 کشور به زبان خودشان، عکسهایی از زمین و خودمان و 90 دقیقه از بهترین موسیقی جهان ضبط شده است.

برای امکان دست رسی به ETI چه کاری می­توان کرد؟

گروهی از اخترشناسان شوروی پیشنهاد کردند آنتن رادیویی بزرگی در مدار خورشید مستقر شود تا بتواند کل کیهان را در 3 بعد نقشه برداری کند. اما روش دیگر اختصاص دادن درصد معینی از اوقات تلسکوپهای موجود برای این جستجو است. امروزه بشر مهارت تکنولوژی لازم را برای دریافت هزاران طول موج متفاوت را به طور همزمان دارد و کامپیوترها طوری برنامه ریزی شده­اند که می­توانند شکل سیگنال­های خاصی را که به احتمال موجودات هوشمند ارسال کرده باشند، تشخیص دهند و آسمان مریی هم اینک با شیوه­ای منظم کاوش می­شود. به کلیه علاقمندان نجوم و فضا پیشنهاد می­کنیم کتاب نجوم دینامیکی را مطالعه نمایند.

منبع: نجوم دینامیکی، مؤلف: رابرت تی . دیکسون

ترجمه: احمد خواجه نصیر توسی

اسرار سیاه چاله­ها:

اگر یک ستاره یا هر جسمی به جرم 2 تا 3 برابر جرم خورشید فرو ریزش کند. هیچ نیروی شناخته­ شده­ای در طبیعت نمی­تواند آن را متوقف کند. هنگامی که جسمی به چگالی کوتوله سفید می رسد، الکترونهای تبگهن نمی­توانند وزن آن را تحمل کنند و فرو ریزش ادامه می­یابد و شی به سرعت کوچکتر از یک الکترون می شود. همانگونه که جسم کوچک و چگال تر می­شود، شدت گرانشی در سطح آن افزایش می­یابد و هنگامی که شی به شعاع صفر رسد چگالی و گرانش آن بی نهایت می­شود. ریاضی دانان این نقطه را تکنیگی می­گویند جایی که در آن قوانین ریاضی و فیزیک از هم می­پاشند. این تکنیگی­ها را در فیزیک امروز سیاه چال می­گویند چون حتی نور هم نمی­تواند از سطح آن فرار کند بنابراین برای ما نامرئی خواهد بود.

سرعت فرار:

سرعت فرار عبارت است از سرعت اولیه یک جسم که باید به آن داده شود تا بتواند به عنوان مثال از جاذبه گرانشی زمین یا هر جسم آسمانی دیگر فرار کند. این سرعت در سطح زمین 2/11 کیلومتر در ثانیه است. یعنی اگر به جسمی چنین شتابی داده شود برای همیشه از میدان گرانشی زمین عبور کرده و زمین را ترک می­کند. سرعت فرار به دو چیز بستگی دارد: جرم جسم آسمانی و فاصله مرکز جرم تا شی در حال فرار. اگر جسم آسمانی جرم زیادی داشته باشد گرانش آن قوی خواهد بود و برای فرار از آن نیاز به سرعت بسیار زیادی داریم. سرعت فرار به عبارتی سرعت مورد نیاز برای فرار از یک جسم آسمانی است که به جرم بستگی دارد. سرعت فرار در سطح یک جسم بسیار کوچک بسیار کم است. اگر ما بتوانیم یک جسم بسیار سنگین و چگال در یک حجم بسیار کوچک بسازیم سرعت فرار آن می­تواند بزرگتر از سرعت نور باشد. چنین جسمی هرگز قابل رؤیت نیست، زیرا نور هیچ وقت نمی­تواند سطح آن را ترک کند. به عنوان مثال اگر کره زمین به اندازه یک پرتقال فشرده شود تبدیل به یک سیاه چال می­گردد.

به طور کلی یک سیاه چال هنگامی تشکیل می­شود که جسم به اندازه کوچکی فرو ریزش کند و سرعت فرار به قدری زیاد باشد که نور نتواند از سطح آن فرار کند. مرز این ناحیه یعنی جایی که با ورود به آن هرگز نمی­توان از آن گریخت  افق رویداد یا به زبان اختر شناسان شعاع شوارتزشیلد می­گویند. زیرا هر حادثه­ای که در آن اتفاق بیفتد برای ناظر خارجی قابل رؤیت نیست.

شعاع شوارتزشیلد تنها به جرم جسم بستگی دارد. یک سیاه چال به جرم خورشید دارای شعاع شوارتزشیلدی برابر 3 کیلومتر است. یک جسم 2 برابر جرم خورشید دارای شعاع 6 کیلومتری است. هر جسمی اگر کوچکتر از شعاع شوارتزشیلد خودش باشد می­تواند یک سیاه چاله باشد همان طور که اشاره شد اگر کره زمین را به شعاع یک پرتقال فشرده کنیم گرانش و چگالی آن به قدری زیاد می­شود که تبدیل به یک سیاه چال خواهد شد.

ماده­ای که سیاه چال را تشکیل می­دهد تمام خواص بهینه خود را از دست می­دهد. به یک ماده که در داخل افق رویداد قرار می­گیرد تنها ممکن است سه خاصیت، جرم، اندازه حرکت زاویه­ای و بار الکتریکی را نگه دارد. به نظر می­رسد سیاه چالها از نظر بار الکتریکی خنثی باشند زیرا ستارگانی که فرو می­ریزند و سیاه چاله تشکیل می­دهند نمی­توانند بار الکتریکی ساکن بزرگی داشته باشند. به نظر می­رسد سیاه چالها اندازه حرکت زاویه­ای داشته باشند و تا حدی چرخش کنند چون هر چیزی در جهان باید دوران داشته باشد.

به سیاه چال چرخان، سیاه چاله کِر گفته می­شود به هنگام نزدیک شدن به یک سیاه چال آن چه ما در فضا ـ زمان احساس می­کنیم کشیده شدن به دور جرم چرخان می­باشد. افق رویداد هم جایی است که هرگز نمی­توانیم از داخل آن فرار کنیم. سیاه چال جایی است که در آن زمان متوقف می­شود به طور کلی در نزدیکی هر جسم بزرگ آسمانی به علت گرانش شدید زمان کندتر از بقیه نقاط می­گردد. اگر به سوی یک سیاه چال حرکت کنیم به تدریج زمان آهسته ­تر می­شود که ما خودمان این کم شدن گذشت زمان را حس نمی­کنیم و به آن اتساع زمان می­گویند. اگر هر جسمی (سفینه فضایی ـ انسان و ...) به داخل سیاه چال سقوط کند هرگز راه برگشت ندارد و اصطکاک- بدن انسان را تا میلیونها درجه سانتی گراد داغ می­کند و ما در یک لحظه تبدیل به پرتوگاما و ایکس خواهیم شد.

که نور نتواند از سطح آن فرار کند. مرز این ناحیه یعنی جایی که با ورود به آن هرگز نمی­توان از آن گریخت  افق رویداد یا به زبان اختر شناسان شعاع شوارتزشیلد می­گویند. زیرا هر حادثه­ای که در آن اتفاق بیفتد برای ناظر خارجی قابل رؤیت نیست.

شعاع شوارتزشیلد تنها به جرم جسم بستگی دارد. یک سیاه چال به جرم خورشید دارای شعاع شوارتزشیلدی برابر 3 کیلومتر است. یک جسم 2 برابر جرم خورشید دارای شعاع 6 کیلومتری است. هر جسمی اگر کوچکتر از شعاع شوارتزشیلد خودش باشد می­تواند یک سیاه چاله باشد همان طور که اشاره شد اگر کره زمین را به شعاع یک پرتقال فشرده کنیم گرانش و چگالی آن به قدری زیاد می­شود که تبدیل به یک سیاه چال خواهد شد.

ماده­ای که سیاه چال را تشکیل می­دهد تمام خواص بهینه خود را از دست می­دهد. به یک ماده که در داخل افق رویداد قرار می­گیرد تنها ممکن است سه خاصیت، جرم، اندازه حرکت زاویه­ای و بار الکتریکی را نگه دارد. به نظر می­رسد سیاه چالها از نظر بار الکتریکی خنثی باشند زیرا ستارگانی که فرو می­ریزند و سیاه چاله تشکیل می­دهند نمی­توانند بار الکتریکی ساکن بزرگی داشته باشند. به نظر می­رسد سیاه چالها اندازه حرکت زاویه­ای داشته باشند و تا حدی چرخش کنند چون هر چیزی در جهان باید دوران داشته باشد.

به سیاه چال چرخان، سیاه چاله کِر گفته می­شود به هنگام نزدیک شدن به یک سیاه چال آن چه ما در فضا ـ زمان احساس می­کنیم کشیده شدن به دور جرم چرخان می­باشد. افق رویداد هم جایی است که هرگز نمی­توانیم از داخل آن فرار کنیم. سیاه چال جایی است که در آن زمان متوقف می­شود به طور کلی در نزدیکی هر جسم بزرگ آسمانی به علت گرانش شدید زمان کندتر از بقیه نقاط می­گردد. اگر به سوی یک سیاه چال حرکت کنیم به تدریج زمان آهسته ­تر می­شود که ما خودمان این کم شدن گذشت زمان را حس نمی­کنیم و به آن اتساع زمان می­گویند. اگر هر جسمی (سفینه فضایی ـ انسان و ...) به داخل سیاه چال سقوط کند هرگز راه برگشت ندارد و اصطکاک- بدن انسان را تا میلیونها درجه سانتی گراد داغ می­کند و ما در یک لحظه تبدیل به پرتوگاما و ایکس خواهیم شد.

آینده خورشید

چه بر سر خورشید خواهد آمد؟

از عمر خورشید ما تا به حال 5/4 میلیارد سال می­گذرد (سن زمین و تمام سیارات منظومه شمسی همین اندازه است.) خورشید اکنون در مرحله رشته اصلی خود را می­گذراند. رشته اصلی بیانگر جوانی خورشید است. به طور کلی هر ستاره دارای 3 مرحله است: تولد ـ جوانی و مرگ. تولد و مرگ خورشید ما هم مانند تمام ستارگان عالم است. همانطور که سرگذشت یک انسان سرگذشت تمام افراد بشر است. عمر مورد انتظار برای خورشید در رشته اصلی  10به توان10 سال است. در نیمه دوم این دوره نورانیت خورشید به آرامی و به طور نامحسوس افزایش می­یابد و با افزایش سن خورشید به بالای رشته اصلی منتقل می­شود. خورشید ما در 4 میلیارد سال بعدی به نورافشانی ادامه خواهد داد و اندازه آن به تدریج بزرگتر خواهد شد. در مدت 5/4 میلیارد سال، درخشندگی خورشید حدود 50 درصد و قطر آن حدود 25 درصد بزرگتر از مقادیر فعلی می­شود. در همین زمان، مرکز خورشید همه هیدروژن خود را مصرف می­کند و تمام آن به توسط واکنشهای گرما هسته­ای به هلیوم تبدیل می­شود. آنچه در مرکز باقی می­ماند یک مغزی هلیوم یعنی یک منطقه کوچک چگال است که به طور کامل محتوی هلیوم است. خورشید در مرحله دوم عمر خود تبدیل به یک غول سرخ خواهد شد. الان که خورشید در رشته اصلی می­باشد بین نیروی گرانش و نیروی هسته­ای تعادل وجود دارد اما در مرحله غول سرخ نیروی هسته­ای دیگر وجود ندارد و گازهای خورشید از سطح آن فرار می­کنند در نتیجه حجم خورشید بزرگ شده، متورم می­شود و سیارات تیر ـ ناهید  را در خود می­بلعد. مرحله سوم مرحله مرگ خورشید است که به تدریج کوچک شده و تبدیل به یک کوتوله سفید و در آخر مبدل به کوتوله سیاه می­شود. اگر در مرحله غول سرخ بتوانیم خورشید را ببینیم اندازه بزرگ و دمای پایین خواهد داشت. از زمین خورشید تحت زاویه 60 درجه و به رنگ قرمز تیره دیده خواهد شد. هنگام ظهر قطر آن حدود یک سوم کل آسمان را فرا خواهد گرفت. در واقع خورشید تا چندین میلیون سال دیگر در فاز رشته اصلی دوم (غول سرخ) باقی خواهد ماند و در پایان این دوره به سبب تمام شدن سوخت مغزی آن دوباره کوچک خواهد شد و در هم فرو خواهد ریخت. در مدت 5 میلیارد سالی که طول می­کشد تا شعاع خورشید به 100 برابر اندازه فعلی و  درخشندگی­اش به 1000 برابر درخشندگی فعلی برسد، کره زمین غیرقابل سکونت خواهد گشت. علی رغم آن که دمای خورشید پایین می­آید، اما دمای زمین به سبب افزایش درخشندگی خورشید، بالا خواهد رفت. در آن زمان، اقیانوسهای زمین در اثر جوشیدن در جو پراکنده خواهند شد و چیزی جز یک سطح خشک و سوخته در زیرآسمان بر جا نخواهد ماند. در طی توقف خورشید در رشته اصلی دوم دمای سطحی زمین به مقدار معمولی برخواهد گشت. اقیانوسها دوباره متراکم و آب گیرهای خود را پر خواهند کرد و دمای جو نیز کاهش خواهد یافت، به طوری که زمین دوباره خواهد توانست به شکلی مختصر، پرورشگاه حیات شود. سرانجام به هنگام رمبش خورشید به کوتوله سفید (مرگ خورشید) زمین به یک سرزمین بایر تبدیل می­شود که نه تنها در آن اقیانوسها منجمد می­شوند بلکه خود جو هم یخ می­بندد و روی زمین را پوششی از یخ فرامی گیرد.

حدود 5 تا 6 میلیارد سال دیگر، خورشید ما نیز با طی همین مراحل به حالت تورم قدم می­گذارد و حجم آن به اندازه­ای زیاد می­شود که حتی فضای فعلی سیاراتی چون تیر و ناهید را فرا می گیرد که دمای زمین را 550 درجه سانتیگراد بالا می­برد. در چنین گرمایی که هیچ موجودی تاب تحمل آن را ندارد. غالب کانی­های زمین به حالت مذاب درمی­آیند و آب اقیانوسها به بخار تبدیل شده و در فضا پراکنده می­شود. پس از این مرحله خورشید دوباره کوچک شده و هوای زمین رو به سردی می­گذارد و بخارهای موجود در فضای زمین به صورت بارانهای سیل آسا و مهیب به زمین فرو می­ریزد.

نتیجه:

خورشید ما تا 6 میلیارد سال دیگر به پرتو افشانی ادامه خواهد داد. پس از آن به کره گداخته بزرگ قرمز رنگی (غول سرخ) تبدیل خواهد شد و حرارت زیاد آن آبهای سطح زمین را بخار خواهد کرد. یک میلیارد سال خورشید در مرحله غول سرخ می­ماند پس از آن دوباره جمع شده و به اندازه امروزی تبدیل می­شود.

15 میلیارد سال دیگر خورشید مانند کره­ای سرد و کوچک سوسو زنان در اعماق فضا دیده خواهد شد و زمین را به کره­ای تاریک و یخ بسته مبدل خواهد کرد. خورشید در آخرین مراحل عمر خود که از کوتوله سفید به کوتوله سیاه تبدیل می­شود به قدری کوچک می­شود که اندازه آن حتی از زمین هم کوچکتر می­شود. هنگامی که مرگ خورشید فرا می­رسد کره ماه  شتابان به سوی زمین نزدیک می­شود و تا زمانی که خورشید گرم است به حرکات خویش ادامه می­دهد. نزدیک شدن ماه به زمین تا زمانی ادامه می یابد که نیروی جاذبه زمین، سرانجام ماه را متلاشی نموده و به خرده پاره­های بی شماری مبدل می­سازد. این قطعات از برخورد با یکدیگر کوچکتر و کوچکتر شده و سرانجام همانند زحل به صورت حلقه­ای در پیرامون استوای زمین به گردش درمی­آید. در آن روزها که دیگر ما وجود نداریم و بدن تمام ما انسانها اعم از زشت و زیبا و باهوش و کم خرد و خوب و بد تبدیل به ابر و گاز و سنگ و اشعه و نور و ماده و... شده است روزهای زمین را نور کم رنگ و سرد خورشید که اندکی از مهتاب قوی­تر است روشن نگه خواهد داشت. حال و هوای آن زمان قهوه­ای تیره همانند بوف کور و ترانه­های داریوش و اشعار خیام و عشق ناکام خواهد بود.

نکاتی از اخترشناسی:

1- کهکشان راه شیری به شکل یک عدسی است با ضخامت 1000 پارسک و شعاع 1500 پارسک و حجم 10¹¹×7 پارسک مکعب.

2- ستاره­ای به اندازه خورشید ابتدا به غول سرخ و بعد به کوتوله سفید تبدیل می­شود.

3- ستارگان بزرگتر از خورشید ابتدا به ابر نوختر و بعد به ستاره نوترونی تبدیل می­شوند.

4- سیاه چاله­ها بیشتر در مرکز کهکشان هستند  چون در آنجا چگالی مواد بسیار زیاد هستند.

5- اگر ستاره پر جرمی به یک سیاه چال برمبد (تبدیل شود) فوران نور  ماده ایجاد می­کند که به آن سفید چال می­گویند. ارتباط بین سیاه چال را با خارج کرمچاله گویند.

6- سن، شکل و اندازه جهان از اندازه­گیری چگالی آن تعیین می شود.

7- قدرت یک فوران خورشیدی بیش از یک میلیون برابر یک آتشفشان است.

8- یک انفجار ابرابر نواختر معادل انفجار یک میلیون خورشید است.

9- انرژی انفجار یک کهکشان ده میلیون برابر یک ابر نواختر است.

10- مدل اینشتین: غیر اقلیدسی ـ جهان محدود با انحنای مثبت شعاع جهان 20 میلیارد پارسک.

11- اصل کیهان شناختی: همانندی جهان و ماهیت بزرگ مقیاس آن در زمان و مکان.

12- دمای تابش زمینه کیهان 76/2 کلوین است (بازمانده آتش انفجار بزرگ اولیه که اکنون سرد شده است.)

13- اندازه یک ابرغول می­تواند به اندازه حجم منظومه شمسی باشد.

14- یک پارسک معادل 26/3 سال نوری می­باشد.

15- انفجار کهکشانها از شگفت انگیزترین رویدادهای جهان است.

16- چرخش کل جهان هستی کمتر از یک میلیادیم ثانیه قوسی در هر قرن می­باشد.

17- حالت سیاه چال برای ستارگانی با جرم  چندین برابر خورشید روی می­دهد.

18- جسم سیاه: جسمی که تمامی تابشِها را جذب می­کند و تابشگر کاملی هم هست.

19- ستارگانی که در آسمان می­بینیم در واقع پسر عموهای کیهانی ما هستند.

20- نیاکان مشترک ما، ستارگان مرده و ابر نواخترانی هستند که در گذشته بسیار دور وجود داشته­اند.

21- نواختر: ستارگانی که ناگهان در چند ساعت نورانیت آنها 100 برابر می­شود.

22- ثابت هابل: 55 کیلومتر در ثانیه در یک میلیون پارسک.

23- کوتوله سفید: ستاره­ای که سوخت هسته­ای آن به پایان رسیده است.

قلمرو کشکشانها

ستارگان به صورت گروهی در واحدهایی بنیادی به نام کهکشانها یافت می­شوند مابین چنین مجموعه­هایی از ماده هیچ چیز وجود ندارد. کهکشانها از لحاظ شکل و اندازه متنوع­اند. راه شیری فقط یکی از چندین شکل کهکشانها را نشان می­دهد. ادوین هابل در سال 1920 در کارهای اولیه خود در خصوص کهکشانها، سیستم طبقه بندی بسیار ساده­ای ابداع کرد که تا کنون نیز ادامه دارد. سه دسته عمده از کهکشانها در سیستم هابل عبارتند از: نوع بیضوی ـ نوع مارپیچی و نوع نامنظم.

کهکشانهای بیضوی: یک کهکشان کروی با خروج از مرکز صفر به صورت E0 و کهکشانهایی که به ترتیب خروج از مرکز بیشتری دارند به صورت E2-E1 و E7… نشان داده می­شوند. گروه فرعی تری از کهکشانهای بیضوی منظومه کوتوله است که نمونه­های بسیاری از آن در فاصله یک میلیون سال نوری از کهکشان راه شیری یافت می­شود.

کهشکانهای مارپیچی: منظومه­های پهن شده­ای است که ظاهرشان حاکی از چرخش واقعی آنهاست. آنها که دارای هسته روشن بسیار بزرگ و بازوهای پیچ خورده تنگ هم دارند مارپیچ­های نوع Sa نامیده می­شوند.

انوع دیگر مارپیچی عبارتند از: نوع sbc-sab-sc-sb (مخلوط).

کهکشانهای نامنظم: در واقع هیچگونه تقارن یا ساختار مشخصی ندارند. این کهکشانها شامل دو نوع فرعی­اند: کهکشان نامنظم I که نمونه آن ابر ماژلانی بزرگ است و کهکشان نامنظم نوع II. کهکشانهای نامنظم I با ستارگان نوع O و B و نواحی هیدروزن یونیذه مشخص می­شوند. طبقه بندی نامنظم II انواع کهکشانهای گوناگون را در بر می­گیرد ادوین هابل انواع گوناگون کهکشانها را به صورتی که اغلب طرح طبقه بندی دیاپازونی نامیده می­شود مرتب کرد. برخی کهکشانها تکامل یافته­اند. در موارد بسیار نادر، ممکن است دو کهکشان به هم برخورد کنند، خواه با حرکت مورب باشد خواه در استانه ادغام. در شیوه­های جدید رصد هسته­های چندگانه در درون بیضی کهکشانهای بیضوی آشکار شده است. در مواردی پوسته­هایی در اطراف کهکشانهای بیضوی آشکار سازی شده و این امر به عنوان نشانه­ای از ادغام تلقی شده است. به نظر برخی ناظران ساختار کهکشان راه شیری پیامد آثار کشندی ناشی از ابر مازلانی بزرگ (یک کهکشان بی­نظم) است. در داخل ساختار مارپیچ کهکشان راه شیری بسیاری ستاره­های جوان نوع B و O را می­بینیم که تولد آنها ممکن است با یک موج چگالی به راه افتاده باشد.

گروه محلی: کهکشان ما فقط یکی از خوشه­های کهکشان بسیار متعدد است. گروه محلی مرکب از 28 عضو است. که درون کره­ای به شعاع تقریبی 3 میلیون سال نوری واضح­اند. 10% کهکشانهای محلی مارپیچی، 40% نامنظم و 50% بیضوی­اند. به نظر می­رسد خوشه­ای شدن کهکشانها پدیده­ای طبیعی باشد. این امر حاکی از آن است که کهکشانها در فضا تنها و سرگردان نیستند، بلکه جزیی از یک گروه کهکشانها به شمار می­آیند.

گروه محلی نام خوشه­ای از کهکشانهاست که کهکشان راه شیری متعلق به آن است.

خوشه­ای شدن کهکشانها:

کهکشانها به طور منفرد و تنها یافت نمی­شوند بلکه به صورت خوشه ای از کهکشانها (مانند خوشه هرکولس) یافت می­شوند. در واقع وجود خوشه­هایی از خوشه­ها (ابر خوشه) نیز شناخته شده است. در این صورت عالم را می­توان به صورت خوشه­ای از ابر خوشه­ها تلقی کرد. گروه محلی ما، همراه با خوشه سنبله (Virgo) و تعدادی از خوشه­های کهکشانی دیگر، ابر خوشه­ای را تشکیل می­دهند که می­توانیم آن را ابر خوشه محلی بنامیم. مرکز ابر خوشه محلی ما به احتمال در نزدیکی خوشه سنبله و گروه محلی ما به سمت یک لبه آن قرار دارد. خوشه گیسو نمونه­ای از خوشه های منظم است زیرا این خوشه شکل کروی خاصی دارد و تراکم کهکشانها نیز به سمت مرکز آن است.

ماده نامرئی در این گونه تاجها ممکن است ده برابر جرم ماده روشن آن باشد.

محیط­های میان کهکشان: درفضای میان کهکشانها هیدروژن خنثی با طول موج 21 سانتی متر یافت می­شود. که نشان از وجود هیدروژن خنثی در این فضاهاست. هیدروژن خنثی می­تواند در تابش فرابنفش انرژی جذب کند و با انتقال الکترون از تراز انرژی (1) به تراز انرژی (2)، یک خط طیفی در A 1261 ایجاد کند. این فضاها گازهای بسیار داغ که ممکن است به صورت تاجهایی در اطراف بخش مریی کهکشانها وجود داشته باشند با دمایی حدود 100 میلیون کلوین، می­توانند پرتوهای X گسیل کنند.

کهکشانهای رادیویی: در سال 1931 مهندس کارل یانسکی بر حسب تصادف، سیگنالهای رادیویی را که از فضای خارج می­آمد راکشف کرد. دجاجه A کهکشان بسیار غیر عادی است زیرا تابش آن در طول موجهای رادیویی در حدود یک میلیون برابر کهکشان عادی است که شاید رمبشی گرانشی یا انفجاری بزرگ در حال وقوع باشد. منابع رادیویی را می­توان بنابر قطر ظاهری آنها به صورت گسترده یا متراکم طبقه بندی کرد. منابع گسترده قطر زاویه­ای بیش از یک ثانیه قوسی دارند و به احتمال گسترده قطر آنها از 10 تا 100 پارسک است. منابع رادیویی قطر زاویه­ای کمتر از یک ثانیه قوسی دارند و قطر واقعی آنها کمتر از 10 پارسک است. یک کهکشان رادیویی عادی مقدار انرژی رادیویی را که گسیل می­کند به تقریب یک میلیونیم انرژی نوری آن است. یک کهکشان رادیویی خاص در حدود 100 برابر یک کهکشان رادیویی عادی، انرژی رادیویی گسیل می­کند. MAV یک کهکشان رادیویی است که جرم آن 100 برابر جرم کهکشان راه شیری است و امروزه معلوم شده است که یک هسته مرکزی در حدود 5 میلیارد  برابرجرم خورشیدی دارد. این هسته چندان متراکم است که می توان آن را به یک سیاه چاله کهکشان تشبیه کرد.

کهکشانهای سیفرت گسیلنده­های رادیویی قوی به شمار می­آیند. سیفرتها منابع بسیار فشرده­ای هستند. همه این مشخصه­ها حکایت از وجود یک منبع انرژی دارد که با خصوصیات کهکشان عادی تفاوت فاحشی می­کند. کهکشان سیفرت هسته متراکم خاصی دارد و علایمی هم از یک سبک حیات بسیار پر انرژی را نشان می­دهد. به نظر اختر شناسان در این کهکشانها سیاه چال غول آسیایی در حال بلعیدن ستارگان دیگر نزدیک به مرکز برخی از کهکشانهای سیفرت است. ستاره­هایی که در این سیاه چاله­های ابر جرم سقوط می­کنند، پتانسیل آزاد کردن مقادیر بزرگ انرژی را در فاصله زمانی کوتاهی دارند. منبع توان این سیفرت فرآیند شدیدی است. که در ان ماده در یک سیاه چال بزرگ فرو می­ریزد و ممکن است سیفرت بیش از یک سیاه چال داشته باشد. برونداد طیفی یک سیفرت به برونداد طیفی اختروش (Qvasar) شباهت دارد نشان می­دهد که اختروشها هم از این مشخصه­ها برخوردار هستند.

اختروشها:

در اوایل سالهای 1960 ناظران نوعی منبع رادیویی کشف کردند که بیش از آن که کهکشانی باشد، شبه ستاره بود. این منابع، منابع رادیویی شبه ستاره­ای (Quasi-Stellar radio Sources) یا به اختصار (Quasars) یا اختروش نامیده شدند. نخستین مورد از این اشیاء 2C273 (شماره 273 در سومین کاتالوگ کمبریج  منابع رادیویی) نامیده شد. واژه اختروش به این معناست که این اشیا شبه ستاره­اند (از این لحاظ که چندان کوچک به نظر می­رسند که به تصویر ستارگان شبیه­اند) و قسمت اعظم انرژی شان را در ناحیه امواج رادیویی می­تابانند. امروزه بیش از 1500 شی شبه ستاره شناخته شده است.

که بسیاری از آنها منابع رادیویی خاموش­اند و باطیفهای نشری منحصر به فردشان مشخص شده_­اند. بعضی از اخترشناسان باور داشتند که دورترین اشیایی را که بشر تاکنون موفق به دیدن آنها شده است می­بینند. اشیایی چندان دور را می­بینند که از لحاظ زمان به گذشته دور، گذشته­ای را که به احتمال آغاز عالم فعلی است می­رسد. اندازه اختروشها در حدود 25/1 تا 100/1 یک کهکشان عادی است. اما تابش انرژی آنها تا یک میلیون برابر تابش چنین کهکشانی می­رسد. برونداد انرژی اختروشها در ظرف مدت کوتاه یک هفته تغییرمی­کند و نتیجه گیری می­شود که آنها باید کوچک باشند تا این تغییر پذیری را بروز دهند. اما این اشیاء به نسبت کوچک چگونه ممکن است مقدار بسیار بزرگ انرژی را گسیل کنند اگر آنها در فاصله 10 تا  18 میلیارد سال نوری قرار گرفته باشند؟ پاسخ این است که واکنشهای گرما هسته­ای نمی توانند انرژی کافی آزاد کنند تا در چنین ابعاد گسترده کیهانی دیده شوند. یکی از این گونه منابع که ممکن است چنین انرژی بزرگی را در مدت کوتاهی آزاد کند گرانش است. حاصل چنین رمبشی فوران مواد اطراف آن است که می­تواند توجیهی باشد برای رشته های فواره مانندی که به نظر می­رسد از چند اختروش صادر می شود. اختروشها مقادیر هنگفتی از انرژی را در طول موجهای پرتو X گسیل می­کنند.

تصاویر چندگانه اختروش:

آلبرت اینشتین اظهار داشت که پرتو نور یا هر تابش الکترومغناطیسی دیگری وقتی از یک جسم پر جرم عبور کند، بر اثر گرانش خمیده می­شود.

اینشتین پیشگویی کرد اگر نور از فاصله­ای به قدر کافی نزدیک، از کنار یک جسم پر جرم عبور کند باید به مقدار قابل اندازه­گیری خمیده شود. جسم پرجرم می­تواند مانند یک عدسی گرانشی عمل کند. اگر یک اختروش دور دست با یک کهکشان نزدیکتر، از دیدگاه ما هم خط شود در این صورت انرژی حاصل از اختروش خمیده می­شود و این توهم را ایجاد می­کند که در همان فاصله دو یا چند اختروش وجود دارد. کشش گرانشی کهکشان نه تنها نور را خم می­کند، بلکه سرعت نور را هم کند می­کند و این امر بستگی دارد به این که مسیر نور تا چه حد از نزدیکی کهکشان می­گذرد. در نتیجه، انرژی ممکن است در طول یک مسیر در مقایسه با مسیر دیگر به فاصله یک سال زودتر وارد تلسکوپ ما شود.

اشیا سوسماری BL:

نام این شی اشاره به هویت آن به عنوان ستاره متغیری در صورت فلکی سوسمار (Lacertac) دارد. فواصل این اشیای BLLAC باید در ردیف اختروشها باشد. یک مجموعه کلی از ستارگان متغیر مه آلود BLlAC نامیدند. در نتیجه BLLAC که ابتدا به صورت یک ستاره متغیر پایین دست در راه شیری شناسایی شده بود، صعود کرد و به یکی از فعال ترین اشیای موجود در کل عالم تبدیل شد.

اشیای سوسماری BL فعال­ترین اشیای موجود در عالم­اند و شدیدترین فعالیت آنها در یک هسته به نسبت کوچک متمرکز است. اختروشها طبقه دوم نزدیک به اشیای سوسماری به شمار می­آیند.

وقتی به اشیای بسیار دوری مانند BLLAC ها و اختروشها نگاه می­کنیم، آنها را به صورتی که در گذشته، در مراحل اولیه عالم وجود داشته­اند می­بینیم. هسته­های مرکزی بسیار فعال کوچکی که در این اشیاء می­بینیم، ممکن است بخشی از ماهیت اولیه آنها باشد. برخی ناظران اظهار نظر کرده­اند که یک سیفرت یک اختروش نزدیک است. شاید یک اختروش در طول زمان تکامل یافته باشد تا به سیفرت تبدیل شود.

اکثر کهکشانهای دور را اختروش می­گویند. گستره فاصله آنها بین 3 تا 15 میلیارد سال نوری است. ما آنها را انطور که بین 3 تا 15 میلیارد سال پیش وجود داشته­اند می­بینیم.

انفجار بزرگ یا Big Bang:

همانطور که در قبل گفته شد کیهان در 20 میلیارد سال پیش با یک انفجار بزرگ آغاز شد اینک سیر تکامل کیهانی را در 3 دقیقه اول انفجار بزرگ از دید استیون واینبرگ بررسی می­کنیم. انفجار بزرگ را از زمان صفر و دمای بی نهایت شروع می­کنیم. در دمای بیش از 5/1 میلیارد درجه کلوین (k 10¹²×5/1) جهان شامل تعداد بسیار زیادی ذره به نام مزون پی بود که جرم آن به تقریب یک هفتم ذره هسته­ای است. مزونهای پی بر خلاف الکترونها، پوزیترونها، موئونها و نوترینوها، با یکدیگر و با ذرات هسته­ای به کشش متقابل بسیار قوی می­پردازند.

نمای اول: دمای جهان 000/100 میلیون (10 به توان 11) درجه کلوین است. جهان انباشته از شوربایی یکنواخت از ماده و اشعه است که هر ذره آن به سرعت بسیار با ذرات دیگر برخورد می کنند. به این ترتیب، جهان علی رغم انبساط سریع خود، در حالت تعادل گرمایی کامل است. بنابراین محتویات جهان تابع قواعد مکانیک آماری است و به آنچه پیش از نمایش نخستین بر جهان گذشته است، بستگی ندارد.

دما 000/100 میلیون درجه است و کمیتهای پاینده ـ بار، عدد بار یونی، عدد لپتونی ـ همگی بسیار کوچکند و یا صفر هستند. ذراتی فراوانند که آستانه­های دمایشان کمتر از 000/100 میلیون درجه است. این ذرات عبارتند از الکترون و پاد ذره­اش پوزیترون و ذرات بی جرم فوتون، نوترینو وپادنوترینو، جهان به قدری چگال است که حتی نوترینوها هم بی آنکه پخش شوند در نتیجه برخوردهای پی در پی با یکدیگر و با ذرات دیگر به تعادل گرمایی با الکترونها، پوزیترونها و فوتونها می­رسند. جهان در این نمای اول به سرعت در حال انبساط آن با این شرایط معین می­شود که هر پاره از جهان، درست با سرعت گریز خود از مرکز دلبخواهی می­گریزد.

نمای دوم: دمای جهان 30000 میلیون درجه کلوین (k¹⁰ 10×3) است (از نمای اول جهان سردتر شده است.) از زمان نمای اول 11/0 ثانیه گذشته است. هیچ چیز دستخوش تغییری کیفی نشده است. محتویات جهان رابه طور عمده الکترونها و پوزیترونها، نوترینوها، پادنوترینوها و فوتونها تشکیل می­دهند و همگی در تعادل گرمایی هستند. چگالی انرژی به تناسب توان چهارم دما کم شده و به تقریب به 30 میلیون برابر چگالی انرژی موجود در جرم سکون آب رسیده است. آهنگ انبساط به نسبت مربع دما کاهش یافته است به طوری که زمان شاخص انبساط جهان در حدود 2/0 ثانیه شده است. ذرات هسته­ای، که تعدادشان کم است، هنوز به یکدیگر نپیوسته و هسته­ها را به وجود نیاورده­اند. اما بانزول دما، نوترونها به پروتونها که سبکترند تبدیل می­شوند. در نتیجه توازن ذرات هسته­ای به 38% نوترون در مقابل 62% پروتون تغییر یافته است.

نمای سوم: دمای جهان به 000/10 میلیون درجه کلوین کاهش می­یابد. 09/1 ثانیه اززمان نمای اول گذشته است. در این لحظات است که با کاهش چگالی و دما زمان آزاد میانگین نوترینوها و پادنوترینوها به قدری زیاد می­شود که کم کم چون ذرات آزاد رفتار می­کنند و دیگر در تعادل گرمایی با الکترونها، پوزیترونها یا فوتونها نیستند. از این پس دیگر آنها نقشی فعال نخواهد داشت. جز آنکه انرژی آنها بخشی از چشمه میدان گرانشی جهان خواهد بود. با خروج نوتیرنوها از تعادل گرمایی چندان تغییری پدید نمی آید. چگالی انرژی کل به نسبت توان چهارم نسبت دماها، از نمای قبلی کمتر است، بنابراین معادل است با 380000 برابر چگالی جرمی آب، زمان شاخص انبساط جهان به حدود 2 ثانیه افزایش یافته است. اکنون دما فقط دو برابر آستانه دمای الکترونها و پوزیترونها است و از این رو کم کم انهدام این ذرات به سرعت بیشتری از آفرینش مجدد آنها از اشعه صورت می­پذیرد.

نمای چهارم: اکنون دمای جهان 3000 درجه کلوین (k⁹ 10×3) است. از زمان نمای اول82/13 ثانیه سپری شده است. اکنون الکترونها و پوزیترونها از زمره اجزای اصلی تشکیل دهنده جهان خارج می­گردند. با ناپدید شدن سریع الکترونها و پوزیترونها، چگالی انرژی جهان قدری کمتر از آن است که بر اساس کاهش آن به نسبت توان چهارم دما انتظار می­رود. حال دیگر جهان به قدری سرد شده است که هسته های پایدار چون هلیوم (He)⁴ می­توانند تشکیل شوند. اما این عمل سریع روی نمی­دهد اما در این نما، هسته­های سینگنتر فرصت تشکیل شدن نمی­یابند. نوترونها هنوز هم به پروتونها تبدیل می­شوند. به غیر از اینکه با سرعتی کمتر از پیش، موازنه نوترون ـ پروتون برابر 17% نوترون و 83% پروتون است.

نمای پنجم: اینک دمای جهان 1000 میلیون درجه کلوین (k ⁹ 10) یا فقط 70 مرتبه داغتر از مرکز خورشید است. از نمای اول، سه دقیقه و دو ثانیه گذشته است. اکثر الکترونها و پوزیترونها ناپدید شده­اند و اجزا اصلی عالم را اکنون فوتونها، نوترینوها و پادنوترینوها تشکیل می­دهند. انرژی که از انهدام الکترون-  پوزیترونی رها شده، دمای فوتونها را 35% از دمای نوترینوها بیشتر کرده است.

جهان دیگر به قدری سرد شده است که هسته­های تریتیوم، هلیوم سه و نیز هلیوم می­توانند دوام آورند. اما تنگنای دوتریومی هنوز مطرح است. هسته­های دوتریوم به مدت کافی دوام نمی­آورند که تشکیل تعداد قابل ملاحظه­ای از هسته­های سنگین­تر را ممکن سازند. برخورد نوترونها و پروتونها با الکترونها، نوترینوها و پاد ذرات آنها به تقریب متوقف شده است. اما تلاشی نوترونهای آزاد، کم کم اهمیت پیدا می­کند. در هر 100 ثانیه، 10% نوترونها باقی مانده به پروتون تلاشی می­یابند. اینک موازنه نوترون ـ پروتون در 14% نوترون و 86% پروتون است.

نمای ششم: اینک دمای جهان 300 میلیون درجه کلوین است. 34 دقیقه و چهل ثانیه از زمان نمای اول سپری شده است. حالا دیگر همه الکترونها و پوزیترونها جز مقداری کمی که برای موازنه بار با پروتونها لازم است، نابود شده­اند. انرژی که از این نابودی رها شده است. دمای فوتونها را برای همیشه به میزان 40% از دمای نوترینوها بیشتر کرده است. اکنون چگالی انرژی جهان معادل 9/9% چگالی جرمی آب است. از این مقدار 31% به صورت نوترینوها و پادنوترینوها و 69% به صورت فوتونهاست. با این چگالی انرژی، جهان دارای زمان شاخص انبساطی در حدود یک ساعت و ربع است. فرآیندهای هسته­ای متوقف شده­اند، ذرات هسته­ای یا در هسته­های هلیومند و نسبت وزنی هلیوم 22 تا 28% است. جهان همچنان انبساط خواهد یافت و سرد خواهد شد و تا 000/700 سال حادثه مهمی روی نخواهد یافت. در این زمان  دما به نقطه­ای نزول کرده است که الکترونها و هسته­ها می­توانند اتمهای پایدار را تشکیل دهند.

فقدان الکترونهای آزاد محتویات جهان را در برابر اشعه شفاف نخواهد ساخت. گسیخت ماده و اشعه از یکدیگر مجال آن را به ماده خواهد داد تا به تدریج به صورت کهکشانها و ستارگان درآید.

منابع مورد استفاده در وب سایت زرگان نجوم:

1- نجوم به زبان ساده 1 و 2 (انتشارات گیتاشناسی).

2- ساختار ستارگان و کهکشانها (انتشارات گیتاشناسی).

3- نجوم و اختر فیزیک مقدماتی (انتشارات آستان قدس) زیلیک و اسمیت.

4- زمین (انتشارات گیتاشناسی).

5- اساس ستاره شناسی جلد (1) ـ دکتر محمدرضا خواجه پور.

6- نجوم دینامیکی ـ رابرت تی دیکسون ـ ترجمه احمد خواجه نصیر توسی.

7- تاریخچه زمان (استفن­ هاوکینگ) ترجمه محمدرضا محجوب.

8- ویژه نامه دانشمند، فضانوردی.

9- ویژه نامه دانشمند ـ اختر شناسی ـ آذر ماه 1365.

10- زمین شناسی تاریخی جلد (2) ـ ترجمه محمدجعفر صادق الوعد و منصور قربانی.

11- انبساط جهان ـ استیون واینبرگ ـ ترجمه دکتر محمدرضا خواجه پور.

12- درآمدی بر فیزیک امروز ـ ترجمه احمد گلشن.