انجمن نجوم لیرا
  ماده تـــــاریک - بخش دوم

   قوانین گرانش در درون منظومه ی شمسی به خوبی عمل می‌کنند. نیوتون نشان داد که می توانید سرعت یکتایی را محاسبه کنید که یک سیاره باید داشته باشد تا در مدار پایداری در فاصله ی مشخص از خورشید گردش کند، بدون آنکه به طرف خورشید نزول کند یا به مدار دورتری برود.

 

معلوم شده است که اگر سرعت مداری زمین بیش از جذر دو (...1/4142) برابر مقدار فعلی آن افزایش یابد، سیاره ی ما به «سرعت گریز» می‌رسد، و برای همیشه از منظومه ی شمسی خارج می شود. همین استدلال را برای سامانه های بسیار بزرگ تر نیز می توان به کار برد، مانند همین کهکشان راه شیری، که در آن ستاره ها تحت تاثیر گرانش از تمام ستاره های دیگر، در مدارهایی حرکت می‌کنند؛ و یا برای خوشه های کهکشانی، که باز در آن ها کهکشان ها تحت تاثیر گرانش تمام کهکشان های دیگر هستند. 

 

اعتبار ویدئو: skypix

 

   وقتی که خوشه ی گیسو را بررسی می کنیم، همانطور که Fritz Zwicky در دهه ی ۱۹۳۰ بررسی کرد، مشاهده می‌کنیم که کهکشان‌های آن همگی با سرعتی بسیار بالاتر از سرعت گریز آن خوشه حرکت می‌کنند. این خوشه باید خیلی زود از هم می پاشید، به طوری که بعد از گذشت چند صد میلیون سال، اثری از آرایش کندووار آن باقی نمی ماند. ولی این خوشه بیش از ۱۰ میلیارد سال عمر دارد که تقریباً به اندازه ی سن خود گیتی است. و بدین گونه، دیرپاترین راز حل نشده ی اخترفیزیک متولد شد.

 

   در طول چندین دهه بعد از کار Fritz Zwicky، خوشه‌های کهکشانی دیگر نیز همین مسئله را نشان دادند، از این رو، این مسئله تقصیر خوشه گیسو نیست. گرانش عظیم خوشه های کهکشانی به هرحال آنقدر بالا نیست که مستلزم انتقاد کامل از نظریه ی نسبیت عام باشد در زمانی که Zwicky تحقیقاتش را انجام می‌داد، دو دهه بیشتر از آن نگذشته بود. شاید «جرم گم شده» که برای پیوند دادن کهکشان‌های خوشه گیسو لازم است، واقعاً وجود دارد، ولی به شکلی نامرئی که هنوز ناشناخته است. امروزه اصطلاح «ماده تاریک» را پذیرفته‌ایم که بدان معنا نیست که چیزی گم شده است، ولی با این وجود، متضمن آن است که نوعی ماده باید وجود داشته باشد که هنوز کشف نشده است.

 

 اختـــر فیزیک برای افراد بــی قرار، ماده تـــاریک


برچسب‌ها: ماده تـــــاریک


ادامه مطلب
نوشته شده در پنجشنبه ۲۰ خرداد ۱۴۰۰ ساعت ۳:۵۲ ب.ظ توسط |
ماده تـــــاریک - بخش اول

   گرانــــش، که در میان نیروهای طبیعت از همه آشناتر است، بهترین و ناشناخته ترین پدیده های طبیعت را پدید می آورد. تأثیر اسرارآمیز گرانش، یعنی «عمل از فاصله دور»، ناشی از اثرات طبیعی تک تک ذرات ماده است، و این که نیروی جاذبه بین هر دو شیء را می توان با یک معادله جبری ساده توصیف کرد. تأثیر گرانش از راه دور را با خمش بافتار فضا-زمان، که بر اثر هر گونه ترکیب ماده و انرژی ایجاد می شود، بهتر می توان توصیف کرد. مثلاً؛ برای اینکه بتوانیم پیش بینی کنیم که پرتوهای نور هنگام عبور از کنار یک شیء پرجرم، چقدر خمیده می شوند.

 

   اکنون نزدیک یک قرن است که منتظر کسی هستیم که به ما بگوید چرا عمده نیروی گرانشی که در گیتی اندازه‌گیری کرده‌ایم - حدود ۸۵ درصد آن - از اجسامی حاصل می‌شود که با ماده یا انرژی «ما» برهم کنش نمی‌کنند. یا شاید هم این گرانش اضافی اصلاً از ماده یا انرژی نمی آید، بلکه از یک چیز مفهومی دیگر سرچشمه می‌گیرند. به هرحال اساساً در این مورد هیچ چیز نمی دانیم.

 

اعتبار تصویر: apod.nasa

 

   از ســـال ۱۹۳۷ که اختر فیزیکدان Fritz Zwicky نخستین بار این مسئله ی «جرم گم شده» را به طور کامل تجزیه و تحلیل کرد، تا به امروز به جواب آن نزدیکتر نشده ایم. Zwicky حرکت هر کدام از کهکشان ها را در خوشه ی بزرگی مطالعه می کرد که بسیار دورتر از ستاره های محلی راه شیری قرار داشته و صورت فلکی گیسو را پدید می آورند. این مجموعه، که به آن خوشه گیسو می‌گوییم، مجموعه ای جدا افتاده و پرجمعیت از کهکشان ها به فاصله حدود ۳۰۰ میلیون سال نوری از زمین است. هزار کهکشان آن به دور مرکز کهکشان می گردند و مانند زنبورهایی که در کندو پرواز می کنند، به تمام جهات حرکت می‌کنند. Zwicky با بررسی حرکت ده‌ها کهکشان بر اساس میدان گرانشی که این خوشه ها را به یکدیگر پیوند می دهد، کشف کرد که سرعت متوسط آنها به طور حیرت انگیزی مقدار بالایی دارد. از آنجا که میدان های گرانشی بزرگتر سرعت های بالاتری را در اشیایی که جذب می‌کنند، القا می‌کنند، او استنباط کرد که خوشه ی گیسو باید حجم عظیمی داشته باشد. برای وارسی درستی این برآورد، می توانید جرم هر کدام از کهکشان های عضو را که می‌بینید، با هم جمع کنید. و با آنکه گیسو در میان بزرگترین و پرجمعیت‌ترین خوشه ها در گیتی است، ولی کهکشان های قابل رؤیت آن به اندازه ای نیستند که پاسخگوی چنان سرعتی باشند که او اندازه‌گیری کرده است.

 

 اختـــر فیزیک برای افراد بی قرار، ماده تاریک


برچسب‌ها: ماده تـــــاریک


ادامه مطلب
نوشته شده در دوشنبه ۱۷ خرداد ۱۴۰۰ ساعت ۷:۵۳ ب.ظ توسط |