تبلیغات
پرنیان - كائنات

انفجار بزرگ

دانشمندان بر این باورند که کائنات در ۱۵ میلیارد سال پیش در پی پدیده ای عظیم، به نام بیگ بنگ (انفجار بزرگ) به وجود آمده است. تمامی فضا، زمان، انرﮋی و موادی که امروزه جهان ما را تشکیل می دهند در پس این انفجار بزرگ ایجاد شده اند. دنیای پیش از بیگ بنگ یک دنیای بینهایت کوچک، فشرده و داغ بوده است. در نخستین کسرهای ثانیه اول فقط انرﮋی وجود داشت. هنگامی که دنیا شروع به بزرگ شدن و سرد شدن نمود، چهار نیروی اولیه (گرانش، الکترو مغناطیس، نیروی ضعیف و نیروی قوی پیوندهای هسته ای) ظاهر شدند. کوارک ها و سپس ذرات اتمی و ذرات ضد آنها (ضد مواد) به عرصه پیوستند. ماده و ضد ماده در مجاورت یکدیگر همدیگر را خنثی کرده(با برتری جزئی ماده نسبت به ضد ماده) و تولید انرﮋی و ماده اولیه یعنی هیدروﮋن و هلیوم نمودند. پس مانده ضعیف گرمای ناشی از بیگ بیگ همچنان در سراسر آسمان دیده می شود.

کهکشانها

در ابتدا توزیع انرﮋی و ذرات در کل جهان یکسان نبود. این ناهمگونی ها این امکان را به انواع نیروها داد تا بتوانند ذرات را گردآوری و متمرکز کنند. این توده سازی و متمرکزسازی آغاز شد تا ساختارهای پیچیده تر به وجود آیند. تمرکز ذرات منجر به پدیدار شدن غبارها در آسمان گردید و سپس غبارهای فشرده و متمرکز تبدیل به ستاره ها و مجموعه های ستارگان شدند. مجموعه هایی که به آنها کهکشان می گوییم. از حرکت و گردش کهکشانها پیداست که ستارگان و گازهای پراکنده و غبارها یی که در یک کهکشان قابل مشاهده هستند تنها یک دهم جرم کل یک کهکشان را تشکیل می دهند و بیشتر جرم یک کهکشان مربوط به بخش غیر قابل مشاهده ایست که اصطلاحا جرم پنهان خوانده می شود. این بخش نامرئی راز سرنوشت کائنات را در بر گرفته است. آیا کائنات تا ابد به انبساط خود ادامه خواهد داد یا اینکه در اثر نیروهای گرانشی که مقدار آن تا به امروز در جرم پنهان مخفی مانده پس از دوره انبساط دوران انقباض را آغاز خواهد نمود. از دیدگاه توسعه و بسط حیات، آنچه اهمیت دارد این است که هر کهکشان یک کارخانه ستاره سازیست که ستاره ها ی خود را از غبارها و ابرهای عظیم تولید می کند. هر ستاره یک کارخانه شیمیاییست که در آن عناصر سبک به عناصرسنگین تر و پیچیده تر تبدیل می شوند و حیات نیز مجموعه ایست از همین عناصرو مولکول های پیچیده. نوع کهکشانها با محاسبه چگونگی توزیع ستارگان و درخشش یا تاریکی آن مشخص می شود.

ابرهای عظیم مولکولی

بیشترین ساکنین کهکشانها ابرهای عظیم مولکولی هستند که مواد اولیه برای تشکیل ستاره ها و سیارات را در بردارند. ابری با ضخامت 300 سال نوری (هر سال نوری برابراست با حدود 10 تریلیون کیلومتر) جرم کافی برای ساخت ده هزار تا یک میلیون ستاره، هر یک به اندازه جرم خورشید ما را دارد. 10 درصد از این ابر چگالی کافی برای تشکیل چند صد تا چند هزار ستاره را دارد.عمر این ابرها بین 10 تا 100 میلیون سال است و بعد از آن از هم می پاشند.

غبارها و تولد ستارگان

گرانش بر ذرات خاصی اثر می گذارد تا مجموعه ای از ذرات را ایجاد نماید که آنها خود جذب کننده ذرات دیگرند. در شرایط مناسب، گرانش، قدرت غلبه بر نیروهای مخالف خود را پیدا می کند و توده ای از غبار را تولید می کند که به اندازه کافی، برای آفرینش یک ستاره، فشرده است. اما این ستاره جوان احتمالاً هنوز در نور مرئی آشکار نیست. این ستاره در میان پوششی از غبار غلیظ و مات احاطه شده است. زمانیکه ستاره غبار اطرافش را پراکنده می کند، توسط دوربین های فروسرخ به صورت نقطه ای سوزان در بین یک ابر غلیظ مولکولی قابل رویت می شود. در نهایت بادهای ستاره ای پس مانده غبارها و ابرها ی مولکولی را کنار می زنند و در این زمان با تلسکوپ های اپتیکال نیزقابل رویت خواهد بود. ستارگان بالغ و ترکیبات هسته ای ستارگان جوان در عرصه تلاش برای حفظ تعادل بین نیروی گرانش، که سعی در فرو کشیدن ستاره دارد و فشارهای ناشی از فعل و انفعالات هسته ای درون خود، که سعی در از هم پاشیدن ستاره دارد قرار می گیرند. ستاره ها ی بالغ به آن تعادل دست پیدا کرده اند و تقریباً همه عمر خود را در تعادل سپری می کنند. اندازه ستاره، رنگ آن، درخشش آن و حتی طول عمر آن ارتباط مستقیم با جرم ستاره دارد. ستاره ها یی با جرم کمتراز خورشید ما کوتوله ها ی قرمزی می شوند که تا چندین بیلیون سال زنده اند. ستاره ای به اندازه خورشید 10 بیلیون سال زندگی می کند و ستاره ها ی غول پیکر همه سوخت هسته ای خود را در ظرف چند میلیون سال با شدت تمام می سوزانند. ستاره ها همه عمر در هسته خود هیدروﮋن را سوزانده و به هلیم تبدیل می کنند. در ادامه هلیم نیز به قدری فشرده و داغ می شود که به عناصر سنگینتر تبدیل می گردد. این چرخه تبدیل ادامه دارد. چرخه ای که هر لایه آن انرﮋی و گرمای بیشتر و بیشتری می طلبد. این انرﮋی از انفجارهای ناشی از فعل و انفعالات لایه های زیرین تامین و منجر به تشکیل عناصر سنگین و سنگین تر می شود. گرمای زیادی که در ستاره ایجاد می شود آن را متورم می کند .

مرگ ستاره

در نهایت سوخت هسته ای همه ستارگان روزی تمام می شود. آنها تعادل خود را از دست می دهند طوریکه نیروی گرانش غالب می شود. تفاوت جرم ستارگان باعث تفاوت در مرگ آنها نیزمی شود. ستاره های کم جرم به آرامی باقیمانده سوخت خود را سوزانده و می میرند. ستاره هایی به اندازه خورشید، به سرعت به یک کوتوله سفید به اندازه زمین تبدیل می شوند. لایه بیرونی ستاره که از اتمهایی تشکیل شده که در فرایند تبادلات هسته ای به وجود آمده اند، از آن جدا شده و به شکل ذرات در عرصه بی انتهای آسمان رها می شوند. هسته یک ستاره غول پیکر تقریباً به شکل آنی منفجر می شود. هسته به سمت بیرون پخش می‌شود و با ذراتی برخورد می‌کند که به سمت درون ستاره کشیده شده اند. این برخورد با تولید انرﮋی انبوهی همراه است که هم عناصر سنگین موجود در کائنات را پدیدار می نماید و هم منجر به تکه تکه شدن ستاره می شود. این انفجار ابر نواختر، منشا اولیه همه عناصر سنگین یافت شده در اجرام، ستاره ها، سیاره ها و فضاهای میان کهکشانهاست. در اعماق سرد فضا، عناصری مانند کربن، اکسیﮊن و نیتروژن می توانند با عنصر اولیه یعنی هیدروژن ترکیب شده و مولکولهای پیچیده ای را بسازند مخصوصا در فضاهای با چگالی و غلظت بالاتر که امکان برخورد ذرات به یکدیگر بیشتر است. تعداد بسیار زیادی از انواع مولکولهای پیشرفته، به خصوص مولکولهایی که اتم کربن در ترکیب آنها حضور دارد، در فضای میان ستارگان یافت شده است.

شکل گیری سیارات

صفحات سیاره ای

مرحله شکل گیری یک سیاره ممکن است که به صورت یک صفحه درخشنده و یا تاریک در مقابل یک جرم آسمانی درخشان به چشم آید. برخی از این صفحات در انبوه گاز و غبار مخفی و تنها در نور فروسرخ نمایان می شوند. صفحات سیاره ای دیگر به صورت گرده های ذراتی شبیه به ستاره های دنباله دار دیده می شوند که در اثر وزش بادهای ستاره ای شکل گرفته اند. وسعت هر یک از این مناطق سیاره خیز بیش از 20 برابر منظومه شمسی ما است. همه ذرات و مواد موجود در صفحات سیاره ای در یک جهت در حال چرخش به دور یک ستاره می باشند. محتویات صفحات سیاره ای، شامل مولکول های پیچیده ای است که برخی از آنها تنها در شرایط موجود دراین گونه صفحات به وجود می آیند و برخی مولکولهایی هستند که در فضاهای میان ستاره ها و کهکشانها نیز یافت شده اند.

تشکیل اجرام

ضمن گردش صفحات به دور ستاره، گرانش به انبوه این ذرات اجازه تشکیل اجرام کوچک را می دهد. فلزات سنگین و سیلیکاتها در معرکه داغ محدوده نزدیک به ستاره نیز دوام می آورند اما ذرات سبک تر و مولکول های فرار از جمله آب و گاز هیدروﮋن در قسمت‌هایی از صفحه که از ستاره دورتر است امکان ادامه حیات دارند. توده ها ی ذرات سنگین پس از اینکه جرم کافی به دست آوردند شروع به سخت شدن می نمایند و در اثر برخورد و تصادم ذرات با آنها رفته رفته اجرام بزرگی می شوند. سرانجام این توده ها و اجرام با یکپارجه شدن و جذب گازها و غبار اطراف بر فضای خود مسلط می شوند.

 شکل گیری سیاراتی چون زمین و مشتری

اختلافات ماهرانه در توزیع ذرات بین قسمت‌های مختلف یک صفحه سیاره ای تعین کننده مکان و بزرگی سیارات در آن صفحه است. اجرام کوچک صخره ای و فلزی درمنظومه شمسی سیاره ای همچون زمین را به شکل گدازان پدید آورده اند. در پی سرد شدن این سیارات لایه های سخت آنها تشکیل می شود. احتمال می رود که با گذشت زمان همه بخش‌های این سیارات منجمد گردد. این سیارات تحت بمباران های اجرام کوچک صخره ای قرار می گیرند که حامل عناصر و مولکولهایی از جمله مهم‌ترین عنصر شناخته شده حیات یعنی آب می باشند. اجرام سرد و یخی که در فاصله بیشتری از خورشید قرار داشتند سیاره ای چون مشتری را به وجود آورده اند. این سیارات ممکن است دارای هسته های فلزی و سخت باشند ولی سطح خارجی آنها به شکل مایع و پوشیده از لایه های گازاست. ساختار سیاره ای چون مشتری بسیار شبیه ستاره ایست که گرد آن در گردش است. این سیارات نیز مدام تحت آماج برخوردهای اجرام کوچک قرار می گیرند.

 کیمیای حیات

در ساختار کائنات و بالطبع سیارات، مولکولهای پیچیده کربن و اسیدهای آمینه، دورکن اصلی تشکیل حیات، وجود دارند. با انتشار دقیق و ترکیب این اجزا و ذرات اولیه، طبیعت قادر به ساخت DNA شالوده اساسی حیات و زندگی در کره زمین گردیده است. چگونگی و شرایط ترکیب این اجزا هنوز در حال بررسی است. اما این حقیقت که این ترکیب در حال حاضر صورت گرفته و منجر به ایجاد حیات در کره زمین شده است و با در نظر گرفتن زنجیره ذرات در کائنات، رخ دادن این گونه ترکیبات و در نتیجه وجود حیات در قسمت‌های دیگری از کائنات همواره امکان پذیر می باشد.

مقدمه

ستارگان به اتفاق یکدیگر در ابرهای غبار و گاز متولد می‌شوند. این فرآیند زمانی آغاز می‌شود که چگالی منطقه‌ای از ابر افزایش می‌یابد. مثلاً ممکن است این تغییر چگالی بر اثر عبور یک موج ضربه‌ای ابر نواختر از میان این ابر اتفاق بیفتد. بر اثر جاذبه ، مناطق متراکم منقبض شده و متراکمتر و داغتر می‌شوند و سرانجام یک یا چند ستاره در حال انجام واکنشهای هسته‌ای را تشکیل می‌دهند. دمای غبار و گاز اولیه چند درجه از صفر مطلق (273.15- درجه سانتیگراد یا 459.67- فارنهایت) بالاتر است.

بعد از فشرده شدن در مرکز ستاره ، دمای این ماده حداقل 10 میلیون درجه سانتیگراد (18 میلیون فارنهایت) می‌شود. قبل از آنکه پیش ستاره‌ها به ستارگان بالغ درخشانی مبدل شوند، از خود کمی نور و حرارت ساطع می‌کنند. بخش عمده‌ای از این تشعشع توسط غبار سحابی پیرامون پیش ستاره جذب می‌شود. این غبار پرتوها را ، عمدتاً در منطقه مادون قرمز طیف ، دفع می‌کند. اگر چه شاید ستاره شناسان نتوانند درخشش پیش ستاره‌ها را مستقیماً ببینند، آنها می‌توانند با تلسکوپهای مادون قرمز حضورشان را در سحابی درک کنند.

فرضیات جدید درباره چگونگی تولد ستارگان

شناسایی ستارگانی که در فاصله بسیار کمی از مرکزی‌ترین سیاهچاله راه شیری قرار دارند فرضیات جدیدی را در این باره مطرح نمود. به گزارش سرویس علمی پژوهشی ایسکانیوز به نقل از پایگاه اینترنتی ناسا ، تا مدتها تصور می‌شد سیاهچاله‌ها محلی خطرناک برای شکل‌ گیری و رشد ستارگان اطرافشان هستند. چندی پیش دانشمندان ناسا موفق به شناسایی ستارگانی شدند که تنها یک سال نوری با سیاهچاله مرکزی راه شیری فاصله دارند. هم اکنون این سوال مطرح می‌شود که چگونه این ستاره‌ها با چنین فاصله خطرناکی بوجود می‌آیند؟

یکی از نظریات مطرح شده این است که ستارگان از ابرهای گازی شکل سرد و معلق در فضا تشکیل شده‌اند، تصور می‌شود هنگامی که ابری به دلیل فشار جاذبه‌ داخلی دچار از هم پاشیدگی می‌شود، هنگام انقباض گرمای ناشی از تجمع‌ اتمهای آن سبب نزدیک‌تر شدن ستارگان به یکدیگر می‌شود. پس با آزاد شدن مقادیر قابل توجهی نور و گرما میزان انرژی ذخیره شده از ادامه فروپاشی جلوگیری نموده و سبب شکل‌گیری ساختمان جدید ستاره می‌شود.

در واقع سیاه چاله‌ها از ستارگانی تشکیل می‌شوند که بخاطر نیروی جاذبه بسیار بالای آنها تمام اجسام و اشیاء را به سمت خود جذب می‌کنند.

گره‌های درخشان سفید و آبی ستارگان تازه تولد یافته

تحلیل تازه‌ای از تصاویری که توسط تلسکوپهای نوری از ژرف ترین نقاط کیهان برداشته شده است، نشان می‌دهد که تولد ستارگان ، پدیده‌ای برق آسا و ناگهانی بوده است. یافته جدید دلالت از آن دارد که "طوفانی ستاره‌ای" در دوره جوانی کیهان به وقوع پیوسته و طی آن تعداد بی‌شماری ستاره شکل گرفته است. "دکتر ان کینی" از ناسا ، آژانس فضانوردی آمریکا ، می‌گوید: "اگر این مسأله ثابت شود، درک ما از جهان منقلب خواهد شد."

این گروه تحلیلهای خود را بر پایه عکسهای معروف به "میادین ژرف هابل" بنا نهاده است. این عکسها که به ترتیب در سالهای 1995 و 1998 توسط تلسکوپ فضایی گرفته شده‌اند، شفاف‌ترین تصاویر از میلیاردها کهکشان در دور دست‌ترین نقاط کیهان هستند. دکتر لانزتا با توجه به رنگ کهکشانها استنباط کرده است که دورترین اشیاء در "میدانهای ژرف" باید ستارگان تازه تولد یافته در نخستین کهکشانهای جهان باشند که به صورت گره‌های "سفید و آبی" و "داغ" ظاهر می‌شوند. به گفته وی این عکسها تنها چشمه‌ای از یک دوره زاد و ولد گسترده ستارگان است که در تاریخ کیهان تکرار نخواهد شد.

این یافته می‌تواند درک انسان را از چگونگی تکامل جهان متحول کند. در گذشته تصور می‌شد که روند تشکیل ستارگان ، ابتدا طی چند میلیارد سال اوج گرفته و سپس افت کرده است. اکنون نتایج تازه نشان می‌دهد که این اتفاقات به گونه دیگری روی داده و مسلما برق آساتر از آن بوده است. به نظر می رسد که بخش عمده ستارگان جهان در طوفانی سیل آسا تنها چند میلیون سال پس از "انفجار بزرگ" (بیگ بنگ) تشکیل شده باشند. بر اساس تئوری "انفجار بزرگ" جهان با انفجار یک گلوله آتشین آغاز شده است.

هرچند تولد ستارگان هنوز در کهکشانها ادامه دارد، اما میزان تولد آنها در مقایسه با مراحل اولیه پیدایش جهان ، ناچیز است. بنا بر تحقیقات جدید ، زمانی که عمر کیهان هنوز از چند صد میلیون سال تجاوز نمی‌کرد، روند تبدیل هیدروژن به ستارگان درخشان ناگهان به کولاکی بدل شده و با سرعت بی سابقه‌ای باعث روییدن این اجرام سوزان در سراسر کیهان شد.

آتش بازی کیهانی

به گفته منجمان ، در این دوره ، شکل آسمان با شکل کنونی آن که پهنه وسیعی از کهکشانهای پیرامون است، بسیار متفاوت بود. در آن دوره گویی در هر گوشه آسمان "آتش بازی" بزرگی از ستارگان داغ و آبی رنگ درخشان در جریان بود. انبوه ستارگان نخستین کهکشانها را پدید آوردند، اما برخلاف امروز ، گرد و غبار چندانی میان آنها وجود نداشت، زیرا عناصر سنگینتری که غبار آسمانی را تشکیل می‌دهند، هنوز در داخل ستارگان تولید نشده بود.

 فقدان غبار باعث شد ستارگان به گونه‌ای ظاهر شوند که شناسایی آنها در عکسهای "میدانهای ژرف هابل" امکان پذیر شود. دکتر لانزتا گفت: "ستارگان مصالح ساختمانی کهکشانها و زادگاه منظومه‌ها (مانند شمسی) هستند، بنابراین اگر ثابت شود که تشکیل تعداد بی‌شماری ستاره درست پس از تولد کیهان آغاز شده است، آنگاه باید نظریه‌های خود را مورد بازبینی قرار دهیم." دکتر لانزتا در نظر دارد به عنوان گام بعدی از "دوربین پیشرفته هابل" برای مشاهده عمیقتر کیهان استفاده کند، بلکه بتواند مشاهدات و نتایج گروه خود را مورد تصدیق قرار دهد.