منظومه‌ی دو ستاره‌ای بر ضد نسبیت

منظومه‌ی دو ستاره‌ای دی آی هرکولس، که در حدود 2000 سال نوری از خورشید فاصله دارد، ظاهراً از نظریه‌ی نسبیت عمومی تبعیت نمی‌کند.
يکشنبه، 5 شهريور 1391
تخمین زمان مطالعه:
موارد بیشتر برای شما
منظومه‌ی دو ستاره‌ای بر ضد نسبیت
منظومه‌ی دو ستاره‌ای بر ضد نسبیت

 

نویسنده: حمید وثیق زاده انصاری
منبع : راسخون



 
منظومه‌ی دو ستاره‌ای دی آی هرکولس، که در حدود 2000 سال نوری از خورشید فاصله دارد، ظاهراً از نظریه‌ی نسبیت عمومی تبعیت نمی‌کند. دو منجم از دانشگاه ویلانوا در پنسیلوانیا کشف کرده‌اند که مدارهای بیضی شکل این ستارگان به اندازه‌ی یک هفتم از میزان پیش بینی شده توسط نظریه‌ی نسبیت، از مسیر اصلی خود منحرف می‌شوند. (مدار منحرف شده یک بیضی بسته نیست بلکه چون مسیر بیضی روی خودش تکرار نمی‌شود شکلی شبیه گلبرگ‌های گل را پیدا می‌کند.)
منظومه‌ی دو ستاره‌ای بر ضد نسبیت
بنا بر نظریه‌ی عمومی نسبیت اینشتین، گرانش، نیرویی است که در اثر انحراف در بعد زمان به وجود آمده است. یکی از موفقیت‌های این نظریه، توجیهی است که برای مسیر غیر بسته‌ی مدار سیاره‌ی عطارد، که به نظر می‌رسد غیر عادی بودن آن بیش از آن چیزی است که فیزک کلاسیک و مکانیک کلاسیک سماوی برای آن پیش‌گویی می‌کنند، ارائه کرده است. مدار سیاره‌ی عطارد در هر صد سال به میزان 5600 ثانیه (هر ثانیه یک سه هزار و ششصدم درجه است) از مسیر خود منحرف می‌شود. نیروی گرانش کره‌های دیگر، علت عمده‌ی این انحراف مسیر یا حرکت قوسی شکل است. این نیرو با استفاده از قانون گرانش نیوتون به روش مکانیک کلاسیک قابل محاسبه است. با این حال میزان محاسبه شده و میزان واقعی موجود دارای اختلافی در حدود 43 ثانیه در هر صد سال می‌باشد. اینشتین نشان داد که نظریه‌ی وی آن قدر دقت دارد که این مقدار تفاوت را توجیه کند. این امر به طور نسبی با نوسان مدار عطارد ارتباط دارد، یا به عبارتی، از جمع بین تأثیرهای کلاسیکی و پیش گویی‌های نظریه‌ی نسبیت می‌توانیم به حرکت این سیاره دست یابیم. در میان سیاره‌های منظومه‌ی شمسی، این اثر در سیاره‌ی عطارد شدیدتر است زیرا این سیاره از درون شدیدترین منحنی بعد زمان در این منظومه عبور می‌کند. این اثر قاعدتاً در مورد دو ستاره‌ی عظیم در محدوده‌ی نیروی گرانش باید شدیدتر باشد و قاعدتاً اخترشناسان باید بتوانند آن را مشخص کنند.. منظومه‌ی دو ستاره‌ای دی آی هرکولس فرصت بسیار مناسبی برای تعیین دقیق نقش نسبیت در حرکت قوسی مدارها را فراهم کرده است.
منظومه‌ی دو ستاره‌ای بر ضد نسبیت

به همین دلیل، دو اخترشناس دانشگاه ویلانوا، ادوارد گوینان و فرانک مکونی، برای مشاهده‌ی این اثر، منظومه‌ی یاد شده را مورد بررسی قرار دادند. دی آی هرکولس از دو ستاره با جرم‌های چهار و نیم برابر و پنج و دو دهم برابر جرم خورشید تشکیل شده است. این دو با دوره‌ای برابر با ده و پنجاه و پنج صدم روز بر روی مداری غیر دایره‌ای به دور مرکز جرم منظومه می‌چرخند (با خروج از مرکزی برابر با چهارصد و هشتاد و نه هزارم).. گاهی این دو ستاره در گردش خود از دید ما هم‌پوشانی دارند ولذا در طول هر دوره گردش مداری، نور مرکب این منظومه دو بار افت دارد که مربوط به زمانی است که ستاره‌ای از جلوی دیگری عبور می‌کند و روی آن ایجاد کسوف می‌نماید. دوره‌ی کوتاه، انحراف زیاد مداری، و فاصله‌ی زیاد ستاره‌ها از هم، باعث ایجاد کمانی نوری می‌شود. نمودار شدت نور نسبت به زمان، کمینه‌ای باریک و عمیق را نشان می‌دهد. تشکیل این کمان، اخترشناسان را قادر به اندازه گیری بسیار دقیق تعداد کسوف‌ها کرده است. بدین طریق، اخترشناسان از اوضاع نسبی ستاره‌ها در مدارهایشان آگاه می‌شوند. به علت انحراف مداری ستاره‌ها، تعداد کسوف‌ها به تدریج بیشتر از تعداد پیش بینی شده می‌گردد.
اخترشناسان مشاهدات حاصل از بررسی دی آی هرکولس به مدت 84 سال (که تقریباً معادل سه هزار بار گردش است) را گردآوری کرده‌اند. این مشاهدات، نتایج بسیار دقیقی از انحراف مداری را به دست می‌دهد. اصولاً انحراف مداری در بیشتر منظومه‌های کسوفی و دوتایی با مکانیک کلاسیک تعیین می‌شود. اما در مورد دی آی هرکولس، به علت خروج از مرکز زیاد، جرم کلی زیاد منظومه و فاصله‌ی زیاد دو ستاره از هم، انتظار داریم که سهم نظریه‌ی نسبیت در تعیین انحراف مداری زیاد باشد. انحراف مداری قوسی پیش بینی شده بر اساس نظریه‌ی نسبیت برای این منظومه در حدود چهار و نیم درجه در هر صد سال می‌باشد که از این مقدار تقریباً دو درجه‌ی آن مربوط به تأثیر کلاسیکی است. اما آنچه این دو ستاره شناس در عمل کشف کردند انحراف قوسی مدار به میزان شصت و چهار صدم درجه در هر صد سال می‌باشد. این مقدار، یک هفتم مقداری است که برای تأثیر کلاسیکی و نسبیتی با هم پیش بینی شده بود. دو ستاره شناس احتمال دادند که شاید تمام منابع تأثیر کلاسیکی در نظر گرفته نشده باشد. با داشتن تمام پارامترهای کلاسیکی به این نتیجه رسیدند که تنها در صورتی که دو ستاره کاملاً از هم دور باشند نقش کلاسیکی پررنگ‌تر می‌شود. اما در مورد دی آی هرکولس چنین نیست و این دو ستاره به قدری به هم نزدیکند که ایجاد جزر و مدهایی در گازهای یک‌دیگر می‌کنند. این اثرات جزر و مدی باعث می‌شود که ستارگان از حالت طبیعی خود خارج شوند. دو ستاره شناس تأثیر کلاسیکی دیگری را نیز در نظر گرفتند که شاید در این امر سهیم باشد و آن احتمال وجود جاذبه‌ی ستاره‌ی سومی در منظومه است. آنان در پی ساختن منظومه‌ای سه بعدی با خواصی شبیه به حرکت قوسی مورد انتظار می‌باشند. اما افزودن ستاره‌ی سوم با حرکت قوسی لازم، بدون تغییر دادن پارامترهای دیگر مدارِ منظومه‌ی دو ستاره‌ای، کار چندان ساده‌ای نیست. به علاوه، این‌گونه الگوها باید با رصد و مشاهده ثابت شوند. از این مطالب چنین برمی‌آید که نظریه‌ی نسبیت عمومی ممکن است تا اندازه‌ای ناقص باشد. بیشتر دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که توجیه چنین انحراف قوسی‌ای با استفاده از نظریه‌ی نسبیت عمومی بی‌نهایت مشکل است.
جان موفات از دانشگاه تورنتو، نظریه‌ی متناوب گرانشی را پیشنهاد کرده است که به نظر می‌رسد هم‌زمان، توجیهی برای دو حرکت قوسی دی آی هرکولس و عطارد داشته باشد. (در این نظریه فرض می‌شود که خورشید دارای هسته‌ای است که با سرعت زیاد می‌چرخد.) این نظریه که نظریه‌ی عدم تناسب گرانشی نامیده می‌شود در تفسیر حرکت قوسی انعطاف پذیری بیشتری دارد.

منظومه‌ی دو ستاره‌ای بر ضد نسبیت




 

 



ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
مقالات مرتبط