غرش صوتی چیست؟

ایجاد غرش صوتی توسط یک جنگنده F-22 و تراکم بخار آب هوا در اطراف بال آن

اگر در نزدیکی یک فرودگاه نظامی غرشی رعد مانند شنیدید و ابری در آسمان نبود، منبع این صدا ممکن است یک غرش صوتی (sonic boom) باشد.

غرش صوتی صدایی است که توسط یک هواپیما یا هر شیئی که سرعت صوت را پشت سر می گذارد ایجاد می‌شود. غرش صوتی شدتی حدود 110 دسی بل دارد و بلندای صوت آن در حد یک تندر یا انفجار است. در نزدیکی پایگاه ها و فرودگاه های نظامی و ساحل فضایی فلوریدا که شرکت معروف SpaceX راکت های خود را تست می‌کند همواره غرش های صوتی شنیده می شود.

غرش صوتی چیست و چگونه تولید می شود؟

وقتی جسمی با سرعت بالا در اتمسفر حرکت می کند، موجک هایی از مولکولهای هوا ایجاد می کند که در هر جهتی صادر می شوند، مانند یک سنگ کوچک که به درون یک دریاچه انداخته می شود. لیکن با سرعت گرفتن جسم موجها جلوی دماغه جسم روی هم انباشته و متراکم می شوند. در حالی که این "امواج صوتی" به دور شدن از پهلوها و پشت جسم ادامه می دهند.

اگر سرعت جسم از سرعت سیر امواج صوتی متراکم شده در جلوی آن بیشتر شود، که در سطح دریا حدود 1224 کیلومتر  بر ساعت است، فشار زیادی در جبهه آن ایجاد می شود که به ناگاه موج صوتی نیرومند رها می کند. این شوک صوتی صدایی انفجار مانند تولید می کند. این رها شدن ناگهانی فشار که به شکل غرش صوتی شنیده می‌شود.

صدای شدید غرش صوتی عامل مزاحمی برای ساکنان مجاور فرودگاه ها است. به تازگی سازمان ناسا هواپیمایی تحقیقاتی به نام X-59 به آزمایش گذاشته است که می تواند با سرعت 1.4 برابر صوت حرکت کند بدون اینکه تولید غرش صوتی نماید. این هواپیما برای کسانی که در سطح زمین بسر می برند و از بالای سر آنها عبور می‌کند تنها صدایی خفیف ایجاد می‌نماید که به هیچ وجه آزارنده نیست. این قابلیت به واسطه شکل آیرودینامیکی خاص هواپیما ایجاد شده است. مرکز پژوهشی پیشروی Skunk Works در شرکت لاکهید مارتین طراحی و ساخت این هواپیما را به عهده داشته است.

منابع:

https://news.yahoo.com/nasas-x-59-quiet-supersonic-180036354.html

https://www.nationalgeographic.com/science/article/sonic-boom-cause-shock-wave-physics

کشف سیاره بیگانه با اتمسفری از فلز

پژوهشگران روز دوشنبه یک سیاره بسیار عجیب کشف کرده اند که بنظر می رسد ابرهایی از بخار فلز آن را احاطه کرده اند، ابرهایی ساخته شده از تیتانیم و سیلیکات. این سیاره که اندکی بزرگتر از نپتون است به دور یک ستاره خورشید مانند می گردد و مدت گردش آن تنها 19 ساعت است.

این سیاره مانند آینه عظیمی در آسمان عمل می کند و حدود 80 درصد نوری که از ستاره خود را دریافت می کند به فضا باز می تاباند.

این سیاره که LTT9779b نام دارد در کهکشان راه شیری در فاصله 247 سال نوری از ما قرار دارد و مسیر دید آن در راستای صورت فلکی اسکالپتور است. قطر ای سیاره 4.7 برابر زمین است و بسیار نزدیک به ستاره خود می گردد. دمای این سیاره تا 1800 درجه سلسیوس بالا می رود.

محققان چنین می اندیشند که ممکن است در اثر تراکم ابرهای سیاره حتی قطرت باران تیتانیم از آنها بر سطح سیاره ببارد.

به کمک ابزارهای علمی جدید بیش از 5000 سیاره خارجی شناخته شده اند که شرایطی بسیار متفاوت از سیارات دستگاه خورشیدی دارند. به باور دانشمندان تنوع آنها براستی موجب حیرت است.

منبع:

https://news.yahoo.com/alien-planet-metallic-clouds-resembles-171519890.html

مرکز کهکشان ما چگونه است؟

تصویر زیر مکان ما در کهکشان راه شیری را نشان می دهد. همانگونه که دیده می شود ما در نزدیک انتهای یکی از بازوهای مارپیچی این کهکشان زندگی می کنیم. ما هرگز نخواهیم توانست تصویری کلی از کهکشان راه شیری بدست آوریم زیرا درون این کهکشان مارپیچی عظیم که حدود 100 هزار سال نوری پهنا دارد زندگی می کنیم.

اگر شما در مرکز کهکشان راه شیری زندگی می کردید، آسمانی بالای سر شما بود که یک میلیون بار درخشان تر می نمود. نزدیکترین ستاره به خورشید ما حدود 4.5 سال نوری از آن فاصله دارد. در حالی که در مرکز کهکشان ستاره ها تنها 0.4 تا 0.04 سال نوری از هم فاصله دارند.در منطقه یا از درون کهکشان به پهنای 10 هزار سال نوری ساختار مارپیچی آن در در هم می شکند و به یک برآمدگی متراکم از ستارگان تبدیل می شود. در قلب کهکشان راه شیری یک ابرسیاهچاله با جرمی 4 میلیون برابر خورشیذ قرار دارد که Sagittarius A* نامیده می شود. این غول گرانشی یک سیاهچاله ابرجسیم نسبتا خاموش است. برخی کهکشان ها سیاهچاله هایی به مراتب جسیم تر دارند که منشا تابش اشعه ایکس و گامای بسیار نیرومندی هستند. درخشندگی مرکز برخی از این کهکشان ها تابندگی کل کهکشان را تحت تاثیر قرار می دهد. 

تصویر پانوارامایی از کهکشان راه شیری، یا به عبارتی هرآنچه از کهکشان خود می توانیم ببینیم.

منبع اصلی:

https://webbtelescope.org/contents/articles/what-is-the-center-of-our-galaxy-like

سیاهچاله ها

اجازه ندهید نام سیاهچاله شما را  به اشتباه بیاندازد. یک سیاهچاله فضایی خالی نیست. بلکه حجم بزرگی ماده است که در فضایی بسیار کوچک متراکم شده است. به این بیاندیشید که ستاره ای ده بار پرجرم تر هز خورشید به اندازه شهر نیویورک فشرده شود. نتیجه میدان گرانشی چنان عظیم خواهد بود که هیچ چیز حتی نور نمی تواند از آن بگریزد. در سالهای اخیر ابزارهای علمی ناسا و دیگر سازمان های فضایی دنیا توانسته اند تصویر جدیدی از این اشیای غریب فراهم کنند که برای بسیاری، شگفت انگیزترین اجرام فضایی هستند.

ایده شیئی در آسمان به اندازه ای جسیم و چگال که نور نتواند از سطح آن بگریزد چندین قرن برای انسان آشنا بوده است. وجود سیاهچاله ها توسط نظریه نسبیت عام اینشتاین پیش بینی شده بود که نشان می دهد وقتی یک ستاره جسیم می میرد، در پی خود یک هسته کوچک و بسیار چگال باقی می گذارد. اگر جرم هسته باقیمانده یک ستاره پس از مرگ آن، بیش از سه برابر جرم خورشید باشد، معادلات میدان نشان می دهند که نیروی گرانش بر همه نیروهای دیگر غلبه کرده و یک سیاهچاله خلق می کند.

تصور هنرمند از فضای پیرامون یک سیاهچاله

دانشمندان نمی توانند به کمک تلسکوپ هایی که نور مرئی، اشعه ایکس یا سایر اشکال تابش الکترومغناطیس را آشکارسازی می کنند، به تماشای سیاهچله ها بپردازند. لیکن می توانیم با مطالعه اثر آنها بر سایر اجرام نزدیک به بودن آنها پی ببریم. اگر یگ سیاهچاله از درون ابری از مواد میان ستاره ای بگذرد، ماده را در فرایندی به نام درآشامیدن (accretion) به درون خود خواهد کشید. اگر ستاره ای معمولی از نزدیکی یک سیاهچاله بگذرد فرایند مشابهی روی خواهد داد. همچناکه ماده بسوی سیاهچاله فروافتاده، شتاب گرفته و گرم می شود، تابش اشعه ایکس قدرتمندی گسیل می کند. شواهد جدید نشان می دهند که سیاهچاله ها موجب ارسال انفجاری اشعه گاما از ماده فروبلعیده می شوند و باعث تولید ستاره های جدید در برخی نواحی می گردند.

پایان یک ستاره، آغاز یک سیاهچاله

بیشتر سیاهچاله ها از بقایای یک ستاره بزرگ پس از انفجار ابرنوستاره ای آن بوجود می آیند (ستارگان کوچکتر، به ستارگان نوترونی چگال تبدیل می شوند که برای به دام انداختن نور بقدر کافی جسیم نیستند). اگر جرم بقایای انفجار ابرنوستاره بیش از سه برابر جرم خورشید باشد، مطابق نظریه هیچ نیرویی نمی تواند از فروریزش گرانشی آن جلوگیری کند. لیکن با فروریزش ستاره اتفاق عجیبی رخ می هد. با نزدیک شدن سطح ستاره به یک سطح موهومی به نام افق رویداد (event horizon)، زمان روی ستاره نسبت به ناظران دوردست کندتر می شود. با رسیدن سطح ستاره به افق رویداد زمان متوقف می شود و ستاره دیگر بیش از آن چگالیده نمی شود. وقتی یک سیاهچاله و یک ستاره نوترونی با هم برخورد می کنند سیاهچاله جسیم دیگری ایجاد می شود.

افق رویداد یک سیاهچاله

سیاهچاله های ابرجسیم

اما یک راز بزرگ باقی می ماند. بنظر می رسد دو نوع سیاهچاله با تفاوت مقیاس عظیمی وجود دارند. از یک سو تعداد بی شماری سیاهچاله وجود دارند که از بقایای ستارگان جسیم تشکیل شده اند. این سیاهچاله های با "جرم ستاره ای" (stellar mass black holes) جرمی بین 10 تا 24 برابر خورشید دارند. دانشمندان وقتی آنها را آشکارسازی می کنند که اقدام به بلعیدن ماده پیرامون خود می نمایند. تخمین تعداد واقهی این سیاهچاله ها امر بسیار دشواری است لیکن دانشمندان حدس می زنند تعداد آنها تنها در کهکشان راه شیری باید بین 10 میلیون تا یک میلیارد عدد باشد.

در سوی دیگر این طیف غولهایی به نام سیاهچالگان ابرجسیم (supermassive black holes) وجود دارند که می توانند میلیونها و حتی بیلیون ها بار جسیم تر از خورشید باشند. ستاره شناسان بر این باورند که سیاهچاله‌های ابرجسیم در مرکز تقریبا تمامی کهکشان های بزرگ قرار دارند، حتی در مرکز کهکشان راه شیری ما. در مرکز کهکشان ستارگان بسیار به هم نزدیکترند. فاصله برخی ستارگان در مرکز یک کهکشان به حدود 400 میلیارد کیلومتر می رسد و اگر در مرکز کهکشان راه شیری زندگی می کردید آسمان شب را یک میلیون بار روشن تر می دیدید.

در چنین تراکم دهشتناکی از ستارگان، سیاهچاله مرکز کهکشان می تواند به آسانی گاز و غبار فراوانی را از ستارگان اطراف خود ببلعد. این مواد هنگام سقوط به سوی سیاهچاله به سرعتهایی نزدیک به نور می رسند و انرژی عظیم جنبشی آنها به شکل تابش اشعه ایکس و حتی گاما به دو طرف قرص سیاهچاله منتشر می شود. این تشعشع انفجاری تابش که قابل آشکارسازی است مهمترین دلیل بر وجود یک ابرسیاهچاله در مرکز هر کهکشان بزرگ است.

تنها تعداد انگشت شماری سیاهچاله ابرجسیم توسط دانشمندان کشف شده اند، لیکن در سراسر گیتی باید میلیاردها عدد از این غولهای گرانشی موجود باشد.

در مورد نحوه شکل گیری سیاهچاله های ابرجسیم نظریات مختلفی وجود دارد، از جمله برخورد چندین سیاهچاله و تلفیق آنها با یکدیگر. لیکن شیوه پیدایش آنها هنوز راز بزرگی باقیمانده است.

بزرگترین سیاهچاله ابرجسیمی که تاکنون کشف شده، TON 618 نام دارد که در فاصله 10.8 میلیارد کیلومتری زمین قرار دارد. این غول گرانشی بیش از 60 میلیارد برابر خورشید جرم دارد و در حقیقت یک کوآزار در مرکز کهکشان خود است.

نقطه درخشان آبی رنگ در مرکز تصویر کوازار حاوی ابرسیاهچاله TON 618 را نشان می دهد.

منابع اصلی:

https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/black-holes

https://www.space.com/supermassive-black-hole

تلسکوپ فضایی اقلیدس در شکار ماده و انرژی تاریک

چهار شنبه 28 ژوئن 2023

این تصویر از آینه 1.2 متری اصلی تلسکوپ فضایی اقلیدس در طی مونتاژ و تست گرفته شده است.

تلسکوپ فضایی اقلیدس که توسط موسسه فضایی اروپا ساخته شده، در روز شنبه 1 جولای از کیپ کاناورال فلوریدا در آمریکا به فضا پرتاب خواهد شد. این فضاپیما به تلسکوپ فضایی جیمز وب در نقطه لاگرانژ 2، واقع در 1.5 میلیون کیلومتری زمین ملحق خواهد شد تا به بررسی شواهد انرژی تاریک و ماده تاریک با مطالعه توزیع کهکشان ها در جهان دوردست بپردازد.

ماده تاریک، ماده ای نادیدنی است که بیش از 80 درصد کل ماده تشکیل دهنده جهان را می سازد و ستاره شناسان بر این باورند برای معنا پیدا کردن وضعیت کنونی جهان باید وجود داشته باشد. تنها از روی نیروهای گرانشی شکل دهنده عالم می توان به وجود ماده تاریک پی برد. انرژی تاریک در سوی دیگر، مشابه نیروی نادیدنی است که باعث گسترش عالم می شود. اقلیدس شش سال فرصت خواهد داشت به این پرسش پاسخ دهد که آیا این دو نیروی رازآمیز واقعا وجود دارند یا نه.

منبع:

https://www.space.com/34-image-day.html

---

دستیار پژوهش در انجام پروژه های دانشگاهی

با بهترین کیفیت و ارزانترین قیمت

شمار ه پیامک: 09360771981

---