10 روزي که جهان را تکان داد

بررسي مهم ترين اکتشافات فضايي از نگاه يک اختر شناس
 

هر چند که پيشرفت همه علوم و دانش هاي بشري تدريجي و گام به گام است، گاهي هم پيش مي آيد که پيشرفت هاي آني بزرگي روي مي دهد. گاهي دليل اين پيشرفت هاي آني، ابداع يک روش يا دستگاه جديد است، گاهي انباشته شدن اطلاعات، داده ها و نظريه ها که افق ديد دانشمندان را وسيع تر مي کند و گاهي هم يک اتفاق ساده و اين گونه مي شود که برخي روزها در تاريخ علم برجسته مي شود.«لارنس کواس»-اختر شناس برجسته روزگار ما-در نشريهMental Floss»ده روز بزرگ و مهم تاريخ اختر شناسي را انتخاب کرده است که در اين شماره«دانستنيها» پيش روي شماست.

4th JUL 1054
 

روزي که آسمان درخشان تر شد
 

4 جولاي 1054: در اين روز اولين مورد ثبت شده از يک جسم تازه در صورت فلکي گاو(ثور-Taurus)مشاهده شد. اين جسم چنان درخشان بود که حتي مي شد در طول روز هم آن را ديد. بنابراين جاي تعجب نيست که توجه مردم سراسر جهان به چنين پديده اي جلب شود. هر چند که نمي توانستند کاري کنند. اختر شناسان چيني آن را «ستاره مهمان» (يا «ستاره تازه وارد») ناميدند و خاطرنشان کردند که درخشندگي اين ستاره در شب چهار برابر سياره ناهيد است. آنها خيلي زود به اين نتيجه رسيدند که ظهور ستاره از آينده و سرنوشت «جن تسونگ»-امپراتور وقت-خبر مي دهد.
در ضمن اين احتمال هم وجود دارد که سرخ پوستان آناسازي شمال غرب آمريکا در آن سوي کره زمين هم متوجه اين ستاره شده باشند. باستان شناسان براين باورند که شايد تصويرهاي کنده شده روي صخره هاي آريزونا که از آن دوران باقي مانده است، نشانگر همين پديده اسرار آميز باشد. اما در ميان يک گروه از مردم هيچ گونه سندي مبني بر مشاهده اين «ستاره مهمان»ثبت نشده است. اين گروه اروپايي ها هستد. برخي گمان مي برند آنها در توجيه اين پديده، سنت شکني کرده و گفته اند هيچ چيزي در آسمان شب ابدي و جاويدان نيست. حدس اخترشناسان چيني درباره ستاره بودن اين جسم تازه درست بود اما به هر حال خوب است که اين نکته را هم بدانيم که آن ستاره، ستاره اي در حال انفجار بود که امروزه آنها را با نام «ابرنواختر»مي شناسيم. هنگامي که ستارگان منفجر مي شوند، درخشندگي آنان به طور موقت ميليون ها برابر مي شود. بنابراين اگر چه اين پديده در فاصله اي بسيار دور از زمين روي مي دهد باز هم بسيار پرنور هستند.
باقيمانده هاي اين ابرنواختر که امروزه با نام سحابي خرچنگ مي شناسيم، به زحمت يادآور آن خاطره دور است. امروزه اين سحابي لايه اي از جنس گاز دارد که در حال انبساط است، پهناي آن ده سال نوري است و با سرعت 1100 کيلومتر در ثانيه منبسط مي شود. در مرکز اين سحابي نيز باقيمانده بسيار چگالي هست که «ستاره نوتروني» نام دارد. قطر اين ستاره فقط چند کيلومتر است و در هر ثانيه حدود 30مرتبه به دور خود مي گردد. در نتيجه سحابي خرچنگ پالس هايي از خود ارسال مي کند که با همين بسامد به زمين مي رسد. در سال 1968 که اين تابش تازه کشف شده بود، دانشمندان درباره منبع اين پالس ها چيزي نمي دانستند و شگفت زده بودند اما خيلي زود دريافتند منشأ اين پالس ها، همان سحابي باستاني خرچنگ است و نه اينکه مثلا تمدن هاي فرازميني بخواهند با اين روش با ما تماس بگيرند.

11th NOV 1572
 

روزي که دوره کار حرفه اي «تيکو براهه» آغاز شد
 

11 نوامبر1572: با اطمينان مي توان گفت «تيکوبراهه»-اختر شناس آماتور و نجيب زاده دانمارکي - با آسمان شب آشنا بود. پس وقتي که او گفت: «يک ستاره تازه و غير معمول که از لحاظ درخشندگي از ستارگان ديگر متمايز است...درست بالاي سرم مي درخشد»، موضوعي نبود که در آن روزگار بي اهميت تلقي کنند. چيزي که براهه ديد، ابرنواختري در صورت فلکي ذات الکرسي بود که در فاصله 10هزار سال نوري از زمين قرار دارد. اين کشف «تيکوبراهه» شهرت فراواني را در اختر شناسي براي وي به ارمغان آورد. فردريک دوم-پادشاه دانمارک-چنان تحت تاثير قرار گرفت که کل جزيره هون(nevh)را به براهه بخشيد تا وي در آنجا رصد خانه اي بنا کند. براهه در آنجا با استفاده از ابزارهايي که به دقت تنظيم شده بودند(هنوز خيلي مانده بود که تلسکوپ اختراع شود)سال هاي دراز به رصد موقعيت سياره ها در آسمان پرداخت. البته در نهايت ،براهه موقعيت خود را در هون به عنوان فردي از طبقه ممتاز جامعه از دست داد و وقتي که پادشاهي تازه به تخت سلطنت جلوس کرد، وي مجبور شد هون را ترک کند و به پراگ برود(براهه چنان شيفته آسمان و مجذوب ستاره ها بود که همه وقتش را به آنها اختصاص مي داد و آخر کار شد يک لرد فئودال به درد نخور و رعيت هايش هم نارضايتي هاي خود را علني مي گفتند). با اين همه ميراث وي مخدوش نشد. داده هايي که براهه جمع آوري کرد، مبنايي شد براي پژوهش هاي دستيارش، يوهان کپلر. کپلر از اين داده ها استفاده کرد تا سه قانون مشهور خود را درباره حرکت سياره ها صورت بندي کند. بعدها هم ايزاک نيوتن توانست براساس مقدمات براهه و قانون هاي کپلر، قانون جهان شمول گرانش خود را عرضه کند. ما بايد از اينکه آن ابرنواختر خودش را در روز 11نوامبر2751به ما نشان داد، احساس خوشبختي کنيم. اگر آن مهمان ناخوانده خودش را در آن روز به ما معرفي نمي کرد، شايد براهه از ستاره شناسي آماتور، دل زده مي شد و سرگرمي اش را عوض مي کرد.

12th MAR 1610
 

روزي که گاليله همه اسرارش را فاش کرد
 

12 مارس 1610مارس: 12 مارس 1610روزي است که «گاليلئو گاليله»کتاب نامدارش با عنوان «پيام رسان ستارگان(Starry Messenger)را منتشر کرد. وي در اين کتاب به شرح کشف هاي خود با تلسکوپ تازه سازش مي پردازد(گاليله سازنده نخستين تلسکوپ نيست اما نخستين تلسکوپ ها را بسيار کارآمدتر ساخت). از جمله اسرار بسيار مهمي که وي در اين کتاب از آنها پرده برداشت، مي توان به کشف چهار قمر بزرگ مشتري اشاره کرد که نشان داد همه اجرام آسماني به دور زمين نمي گردند. به همين دليل اين کتاب«گاليله» بعدها بهترين دوست «نيوتن» شد. «نيوتن»توانست با استفاده از داده هاي گاليله نشان دهد که قانون هاي کپلر براي حرکت سياره ها، در مورد قمرهايي که به دور مشتري مي گردند نيز کاربرد دارد و به اين ترتيب معلوم شد نيرويي که اين قمرها را در مدار خود نگه مي دارد، از نوع همان نيرويي است که باعث مي شود سياره ها در مداري به دور خورشيد بگردند و ماه به دور زمين. به بيان ديگر اين داده ها، قانون جهان شمول گرانش نيوتن را به روش تجربي اثبات کرد.

23rd SEP 1846
 

روزي که نپتون(دوباره)کشف شد
 

23سپتامبر1846:يوهان گاله(Yohan Galle)اختر شناس آلماني نخستين بار سياره نپتون را در غروب روز 23سپتامبر مشاهده کرد. شايد به نظر برسد که اين رويداد چندان هم مهم نباشد، اما بايد به خاطر داشت اين اولين باري بود که يک جرم منظومه شمسي براساس قانون گرانش کشف مي شد. از سال ها پيش اخترشناسان دريافته بودند که اورانوس مدار نامنظمي دارد و حدس مي زدند که وجود يک سياره ديگر باعث مي شود اورانوس از مسير پيش بيني شده اش منحرف شود. جيمز کاليس (James challis)اختر شناس انگليسي در آگوست 1846با استفاده از پيش بيني هاي اخترشناسان ديگر درباره اينکه نپتون کي و کجا در مدار خود به موضع مناسبي براي رصد مي رسد، کار شناسايي نپتون را زودتر از رقيبش «گاله»آغاز کرد، اما مشکل چه بود که وي موفق نشد؟نقشه آسمان کاليس بسيار بد بود و او نمي توانست بفهمد به چه چيزي نگاه مي کند. بنابراين وقتي گاله جست و جوهايش را يک ماه ديرتر (اما با استفاده از يک نقشه بهتر) آغاز کرد، نپتون را در فاصله يک درجه اي از موقعيت پيش بيني شده اش يافت. غروب روز بعد آن جسم رفته بود و ديگر آنجا نبود که همين موضوع نشان مي داد ان جسم در حقيقت يک سياره است نه ستاره. جاي خوشبختي بود که هم کاليس و هم گاله زمان مناسبي در جست و جوي اين سياره بودند ، زيرا مکان واقعي اين سياره تا30سال ديگر از مکاني که محاسبات اوليه پيش گويي مي کرد، بسيار فاصله داشت. البته ما امروزه مي توانيم مکان سياره نپتون را به دقت پيش بيني کنيم. اين سياره سال ديگر در 10 آگوست 2011 باز هم به همان مکاني برمي گردد که اولين بار کشف شده بود. به عبارت ديگر نپتون طي اين مدت توانسته است يک بار خورشيد را دور بزند.

27th OCT 1859
 

روزي که دريافتيم ماهم چيزي هستيم مثل بقيه
 

27 اکتبر 1859: در سال 1814، جوزف فون فرانهوفر نورشناس آلماني، خط هاي تاريک ناشناخته اي را مشاهده کرد که در طيف پيوسته نور خورشيد ظاهر مي شد و بين آنها فاصله ايجاد مي کرد. گوستاوکيرشهف فيزيکدان و رابرت بوتزن شيميدان (که براي ابداع چراغ بونزن مشهور است) دانشمندان نامدار آلماني نشان دادند هرگاه فلزها را در آزمايشگاه حرارت دهيم، هر فلز هنگام سوختن طيف نوري ويژه خود را ايجاد مي کند، به اين معني که خط هايي که فون فرانهوفر ديد، شاهدي است بر اين نظر که موادي شبيه مواد زميني در خورشيد مي سوزد. به بيان ديگر زمين از همان موادي ساخته شده است که بقيه جهان از آنها ساخته شده است. کيهر شهف و بونزن يافته هاي تحول آفرين خود را در 27 اکتبر1859اعلام کردند. خيلي زود و در سال 1868سرفورمن لاک ير، با ريختن نفت بر آتش کنجکاوي دانشمندان، آن را شعله ورتر کرد. وي مشاهده کرد که خط هاي زرد قوي در طيف خورشيد وجود دارند که تا پيش از آن ديده نشده بودند. وي اين خط ها را از آن عنصري جديد دانست و آن را «هليم» ناميد؛ از کلمه هليوس به معناي خورشيد. بنابراين پژوهش درباره ستارگان هم نشان داد عنصرهاي سازنده زمين و ستارگان يکسان هستند.

30th OCT 1924
 

روزي که جهان ما گسترده تر شد
 

30دسامبر 1924: در سال 1917رصد خانه اي در کوه هاي سن گابريل کاليفرنيا، اين امکان را براي «ادوين هابل» اختر شناس فراهم آورد تا به دو کشف برجسته و ماندگار دست يابد. درباره اولين کشف او اگر بخواهيم با زبان فني صحبت کنيم بايد بگوييم که به اندازه گيري هاي وي از تيفاووس(Cepheid)در سحابي هاي دور دست مربوط است. به زبان ساده تر، تيفاووس ها نوعي ستاره هستند که از آنها براي محاسبه فاصله بين اجرام فضايي استفاده مي شود. (براي اين کار هم ميزان درخشندگي يک ستاره را اندازه مي گيرند و تغييرات آن را با گذشت زمان بررسي مي کنند). بنابراين وقتي که هابل دو تيفاووس را در يک سحابي دور دست کشف کرد، توانست مکان آنها را محاسبه کند و به اين ترتيب دريافت آن سحابي بيرون کهکشان راه شيري قرار دارد (که ما امروزه آن را به نام کهکشان آندرومد، امراه المسلسله يا زن با زنجير مي شناسيم). اخترشناسان تا آن موقع از کل جهان فقط يک کهکشان را مي شناختند، يعني همين کهکشان خودمان، راه شيري. اما ما امروزه به خاطر تلاش هاي «هابل» مي دانيم بيش از 100ميليارد کهکشان در جهان قابل رؤيت است. «هابل» حتي پس از آنکه کشف خود را در پايان سال 1924اعلام کرد، به رصد تيفاووس ها در کهکشان هاي ديگر ادامه داد و پنج سال بعد ، توانست با استفاده از آنها به دومين کشف مهم خود دست يابد. وي دريافت عموم کهکشان ها از ما دور مي شوند. نکته مهم ديگر آن است که سرعت دور شدن آنها از ما، متناسب است با فاصله شان از ما.خلاصه آنکه «هابل» کشف کرد، جهان ما در حال بزرگ تر و منبسط تر شدن است. اين يافته صحت نظريه هاي پيش را که مي گفت جهان با يک انفجار بزرگ آغاز شده است، تاييد کرد. از زمان کشف هاي «هابل» بيش از 80 سال گذشته است و هم اکنون، هم موضوع انبساط جهان و هم وجود انفجار بزرگ به يکي از مهم ترين و معتبرترين جنبه هاي کيهان شناسي رصدي تبديل شده است. البته بايد در نظر داشت دانشمندان همه محاسبات «هابل» را نيز نپذيرفته اند. براي مثال وي سرعت انبساط جهان را ده برابر مقدار واقعي آن محاسبه کرد. وي در بررسي هاي اوليه خود سن جهان را کمتر از 2ميليارد سال محاسبه کرد اما ما هم اکنون مي دانيم سن جهان حدود 14ميليارد سال است.

12th MAY 1965
 

روزي که ما پژواک انفجار بزرگ را «شنيديم»
 

13مي 1965: مفهوم انفجار بزرگ در نيمه دوم قرن بيستم پويا و مطلوب بود اما اين مفهوم در سال 1965به شدت پيشرفت کرد. در اين سال دو راديواختر شناس جوان اتفاقي، باقيمانده هاي انفجار بزرگ را يافتند. در آن سال «آرنوپنزياس» و «رابرت ويلسون» از آزمايشگاه هاي بل، منبعي از پارازيت هاي حذف نشدني را در يک آنتن بسيار حساس مايکروويو(ريز موج)يافتند. آنها هر چه کردند از شر منبع احتمالي اين نويزها خلاص شوند نتوانستند. اين پارازيت ها همچنان ادامه داشتند و با گذشت چند فصل هم از شدت آن کم نشد. آنها حتي به اين فکر افتادند که شايد فضله انداختن کبوترها در اين آنتن، باعث اين پارازيت ها مي شود و آنتن را از فضله ها پاک کردند اما تاثيري در پارازيت نداشت. از آن طرف «رابرت دايک» و«ديويد ويلکنيسون»در دانشگاه پرينستون که در همان نزديکي ها بود، با درماندگي تلاش مي کردند آنتني بسازند که اين نويزهاي ضعيف را آشکار کند که البته موفق نبودند. آخر کار اين چهار مخ با همديگر ديدار کردند و«دايک» و گروهش به «پنزياس» و «ويلسون» که هاج و واج مانده بودند، گفتند اين پارازيت ها چيست. آنها گفتند اين پارازيت ها در حقيقت تابش ريزموج پس زمينه اي است که از انفجار بزرگ باقي مانده است.«پنزياس» و «ويلسون «يافته هاي خود را به «استروفيزيکال ژورنال»ارائه کردند. 13سال بعد جايزه نوبل فيزيک را براي اين کشف دريافت کردند. از آن زمان به بعد اين امواج با نام«تابش ريز موج پس زمينه کيهاني»خوانده مي شود.

12th MAY 1987
 

روزي که دقيق تر به تابش نگاه کرديم
 

23فوريه 1987:«يان شلتون»اختر شناس ، روز 24فوريه 1987از ابتداي صبح در رصد خانه لاس کامپاناس شيلي کار مي کرد که به يکباره موضوع عجيبي در عکس هايي که از ابر بزرگ ماژلاني تهيه کرده بود، توجهش را به خود جلب کرد. او به بيرون رصد خانه رفت و به بالاي سرش نگاه کرد و چيز جالبي در آنجا ديد. وي شاهد يک ابرنواختر در آسمان بود. البته اين موضوع به تنهايي نمي توانست باعث شود که آن روز، روز مهم و برجسته اي شود اما در همان هفته، دو آشکار ساز بزرگ ذره که در زيرزمين نصب شده بود، داده هايي را که از آسمان تهيه شده بود، بررسي کردند و معلوم شد که در 22فوريه 19نوع مختلف ذره با انرژي هاي گوناگون به زمين رسيده است. جالب آنکه همه اين ذرات در يک فاصله زماني ده ثانيه اي دريافت شدند. اين موضوع نشان مي داد ذرات ديگري، ذرات موجود در آشکار ساز را بمباران کرده اند. اين ذرات که بسيار کم دوامند و عمرشان کوتاه است، نوترينو نام دارند. اين نوترينوها از ابرنواختر شليک شده اند و پس از رسيدن به زمين وارد آشکار ساز شده اند. کشف«شلتون» باعث شد دانشمندان در بين داده هاي خود به دنبال نشاني هايياز نوترينو بگردند.

13rd APR 1992
 

روزي که تاريخ اهان آشکار شد
 

23آوريل 1992:اختر شناسان پس از کشف تابش ريز موج پس زمينه کيهاني(CMB)در سال 1965(شماره هفت را ببينيد)کار نقشه برداري از آن را آغاز کردند. آنها اميدوار بودند که به اطلاعات بيشتري درباره ماهيت جهان در زمان گسيل اين تابش ها دست يابند که حدود 300هزار سال پس از وقوع انفجار بزرگ پراکنده شده اند. اين طور بود که ماهواره کاشف پس زمينه کيهاني(COBE)وارد ماجرا شد. کوبي در سال 1989به فضا پرتاب شد. مسؤولان کوبي در سال 1992اعلام کردند اين ماهواره تغييرات کوچک و ناشناخته اي را در دماي تابش پس زمينه کيهاني كشف كرده است. البته خوب است بدانيم كه دماي خود تابش پس زمينه كيهاني تنها چند درجه سانتي گراد بالاي صفر مطلق است. با اين اطلاعات معلوم شد که جهان در ابتداي کار ناهموار و موج دار بود. منطقه هايي با بيشترين چگالي در نهايت، ساختار هاي بزرگ مقياس جهان مثل کهکشان ها و خوشه هاي کهکشاني را پديد آوردند. پس از کشف هاي کوبي، آزمايش هاي بسيار ديگري، وجود اين افت و خيزهاي دمايي را با دقت و جزئيات بيشتري تاييد کرده است. نتيجه اين مشاهدات نيز بسيار مهم است. ما از اين مشاهدات دريافتيم که جهان تخت است و بيش از 90درصد از ماده موجود در جهان «ماده تاريک» است(اين نوع ماده را نمي توان با تلسکوپ ديد زيرا نوري از خود منتشر نمي کند) ديگر آنکه ظاهر اين اختلاف دما در چگالي به زمان هاي بسيار بسيار پيش تر بر مي گردد. در حقيقت اين امکان وجود دارد که اين اختلاف هاي دمايي از آثار مکانيک کوانتومي ناشي شده باشند و زماني که جهان کمتر از يک ميليون ميلياردم ثانيه عمر داشته است، پديد آمده باشند.

8th JUN 1998
 

روزي كه معلوم شد دانسته ما درباره عالم ناچيز است
 

8 ژانويه 1998: چند دهه پيش معلوم شده بود که جهان در حال گسترش است. پرسش بعدي اي که براي اختر شناسان مطرح شد اين بود که اين فرايندها با چه سرعتي انجام مي شود؟ دو گروه از اختر شناسان (يک گروه از ايالات متحده و گروه ديگر از استراليا) براي يافتن پاسخ اين پرسش نوع خاصي از ابرنواخترها را بررسي کردند. گروه اول يافته هايش را در 8 ژانويه 1998ارائه کرد. از اين يافته ها معلوم شد که سرعت انبساط جهان فزاينده است اما دانشمندان انتظار چنين پاسخي را نداشتند. بيشتر اخترشناسان بر اين باور بودند که منبع اصلي انرژي در جهان يا ماده است يا تابش، در نتيجه سرعت انبساط جهان بايد کاهنده باشد، نه فزاينده. تنها توضيحي که آنها براي اين وضعيت حرکت تخت گاز انبساط جهان داشتند، در سال 1998ارائه شد. به نظر مي رسد منبع اصلي انرژي جهان در جاي ديگري باشد که «فضاي خالي» نام دارد. وجود اين انرژي که امروزه با نام «انرژي تاريک» مي شناسيم، دليل اين موضوع است که چرا جهان هم اکنون آن قدر انرژي دارد که انبساطش فزاينده باشد و همچنين به همه چيزهاي ديگري که دانشمندان درباره جهان مي دانند، مربوط مي شود . با توجه به همين مفهوم بود که دريافتيم در جهاني زندگي مي کنيم که بيشتر منابع ماده موجود در آن با تلسکوپ قابل ديدن نيست و براي بيشتر منابع انرژي آن هيچ توضيحي ارائه نشده است . به نظر مي رسد در جهاني زندگي مي کنيم که عجيب تر از تصورات ماست و از هميشه ناشناخته تر است.
منبع: نشريه دانستنيها شماره 14