دنیای علم و تکنولوژی
اخبار و مقالات مربوط به دنیای علم و تکنولوژی ترجمه شده از منابع معتبر
دنیای علم و تکنولوژی
اخبار و مقالات مربوط به دنیای علم و تکنولوژی ترجمه شده از منابع معتبردرباره من
وبلاگ رسمی اصغر ناصری
این وبلاگ با هدف ارائه مطالب آموزشی تهیه می شود و قصد دارد به دانشنامه کوچکی از علوم و فنون تبدیل گردد.
ادامه...
بهرام: سیاره سرخ
بهرام یا مریخ (Mars) چهارمین سیاره از خورشید یک دنیای خشک و سنگی است که رنگ قرمز نمادینش برای آن نام سیاره سرخ را به ارمغان آورده است. بهرام در طول تاریخ انسان را به تخیل واداشته است و امروزه بیش از هر جسم دیگری در دستگاه خورشیدی مورد کاوش قرار گرفته و سیاره گردها و مدارگردهای متعددی آن را برای شواهد حیات در گذشته و حال مورد جستجو قرار داده اند.
بهرام با چشم غیرمسلح در آسمان شب زمین قابل مشاهده است. مارس نام خود را از خدای رومی جنگ گرفته زیرا رنگ سرخ آن با جنگ و نزاع مترادف دانسته شده است.
این سیاره سنگی دارای قطر 6794 کیلومتر یعنی تقریبا نصف زمین است. پوسته بهرام 10 تا 50 کیلومتر ضخامت دارد و بیشتر از آهن، منیزیوم، آلومینیوم، کلسیوم و پتاسیوم تشکیل شده است. زیر این پوسته یک جبه سنگی به ضخامت 1240 تا 1880 کیلومتر است که یک هسته چگال ساخته شده از آهن، نیکل و گوگرد با شعاع 1500 تا 2100 کیلومتر را احاطه می کند.
سیاره گرد Preservance از دوربین دوتایی خود برای گرفتن این تصویر از تپه سانتا کروز در فاصله 2.5 کیلومتری خود استفاده کرده است.
سطح سنگی مریخ از گرد و خاک، صخره ها و دره های متعددی پوشیده شده است. یک اتمسفر نازک بهرام را احاطه می کند که فظار آن 1000 برابر کمتر از فشار هوا در سطح دریای زمین است. اتمسفر بهرام از 95 درصد دی اکسید کربن، 3 درصد نیتروژن و مقادر کمی اکسیژن، مونواکسید کربن، بخار آب، متان، سایر گازها و گرد و غبار تشکیل شده است. این غبار به آسانی با وزش باد در سراسر بهرام پراکنده شده و به آسمان آن یک رنگ قهوه ای مایل به زرد می دهد. کاوشگری که توسط امارات متحده عربی ساخته شد در سال 2022 شفق های عظیم و زیبایی پیرامون بهرام کشف کرد که نیمی از سیاره را دور زده بودند.
مکان بهرام در دستگاه خورشیدی اندازه ها مطابق مقیاس واقعی نیست.
بهرام در فاصله تقریبی 228 میلیون کیلومتری به دور خورشید می گردد. روز بهرام 24.6 ساعت زمینی طول می کشد و 669.6 روز طول می کشد تا بهرام یکبار به دور خورشید بگردد. تمایل مداری بهرام نیز بسیار شبیه سیاره ما حدود 25 درجه است، یعنی بهرام فصل هایی مانند زمین را تجربه می کند.
بهرام دو قمر کوچک شبیه سیب زمینی به نامهای فوبوس و دیموس دارد. فوبوس 22.2 کیلومتر و دیموس 12.6 کیلومتر قطر دارد. هردو احتمالا سیارکهایی بوده اند که اسیر میدان گرانشی بهرام شده اند. شکل زیر کاوشگرهایی را نشان می دهد که تاکنون برای بهرام ارسال شده اند.
کاوشهای اخیر ثابت کرده اند که حدود 2 میلیار سال قبل اقیانوسها و رودخانه هایی بر سطح سیاره سرخ وجود داشته اند.
مرتفع ترین کوه در دستگاه خورشیدی در سیاره بهرام (مریخ- مارس) واقع شده است. این کوه المپوس مونز نامیده می شود و ارتفاعی حدود ۲۴ کیلومتر دارد که سه برابر کوه اورست سیاره زمین است. علاوه بر ارتفاع بسیار زیاد این کوه عرصه بسیار وسیعی را اشغال کرده و ۵۵۰ کیلومتر پهنا دارد. شیب این کوه بسیار کم بوده و تنها حدود ۲ تا ۵ درجه است. این کوه یک آتشفشان سرپوشیده است که از خروج گدازه ها تشکیل شده است.
تصویری خیره کننده از آسمان شب بهرام از دید دوربین سیاره گرد پریزروانس - به علت اتمسفر نازک و نبود غبار جوی و نور مزاحم شهرها مانند سیاره زمین، آسمان شب بهرام بسیار پرستاره تر و خیره کننده تر است. قلب کهکشان راه شیری در تصویر دیده می شود.
مجموعه مقالات درباره سیارات دستگاه خورشیدی
- برجیس: شاه سیارات- کیوان: حقایقی درباره سیاره حلقه دار
- نپتون: دورترین سیاره از خورشید
پرجرم ترین ستارگان شناخته شده عالم
تریلیونها تریلیون ستاره در عالم وجود دارد. دریک شب تاریک به دور از آلودگی و نور چراغهای شهری، می‌توان هزاران ستاره درآسمان دید. حتی با نگاه ساده ای به آسمان می توان دید که برخی از سترگان پرنورتر و شاید بزرگتر از بقیه هستند.
یکی از مهمترین مشخصات یک ستاره، جرم آن است. جرم برخی از ستارگان تنها کسری از جرم خورشید است در حالی که برخی از آنها برابر صدها خورشید ما جرم دارند. نکته مهم این است که پرجرم ترین ستاره ها لزوما بزرگترین آنها نیستند. رابطه میان جرم و اندازه یک ستاره به مرحله تکامل آن بستگی دارد.
علم ستاره شناسی به ما می گوید که حد نهایی جرم بیشتر ستارگان 120 برابر جرم خورشید ماست. فراتر ازاین حد یک ستاره نمی تواند پایداری خود را حفظ کند. لیکن ستارگان شناخته شده ای وجود دارند که جرم آنها بسیار فراتر از این مقداراست. هرچه جرم ستاره ای بیشتر باشد فشار و دما در مرکز آن در نتیجه نیروی گرانشی ماده تشکیل دهنده، بیشتر خواهد بود و ستاره ذخیره سوخت هسته ای خود را با سرعت بیشتری به مصرف رسانده و عمر کوتاهتری خواهد داشت. اگر جرم ستاره ای از 1.4 برابر جرم خورشیدکمتر باشد پس از مصرف کردن سوخت هسته ای هیدروژن مرکز خود ابتدا به غول سرخ و سپس به یک کوتوله سفید متراکم با قطری در حدود کره زمین تبدیل خواهد شد. عمر چنین ستاره ای می تواند چند میلیارد سال باشد. چنانچه جرم ستاره ای بین 1.4 و 3.2 برابر جرم خورشید باشد در انتهای عمر چند صد میلیون ساله خود با یک ستاره نوترونی بسیار چگال تبدیل می شود که قطر آن حدود چند کیلومتر است. اما اگر جرم ستاره ای بسیار بیشتر از 3.2 برابر جرم خورشید باشد در انتهای عمر خود و پس از سرد شدن آنقدر به متراکم شدن ادامه می دهد که به یک سیاهچاله تبدیل شود، یعنی جسمی با چگالی بی نهایت و حجمی بسیار کوچک که حتی نور نمی تواند ازمیدان گرانشی آن بگذرد.
در ادامه دو تا از پرجرم ترین ستارگان شناخته شده معرفی می شود.
1. R136a1
R136a1 در مزکز این خوشه کهکشانی قرار دارد
این ستاره جرمی حدود 315 برابر جرم خورشید دارد و یک غول آبی رنگ بسیار عظیم است. ستاره شناسان هنوز بر روی این موضوع تحقیق می کنند که جرم یک ستاره پایدار چگونه می تواند این قدر عظیم باشد. این ستاره بخشی از ابرخوشه سحابی تارانتولا است که برخی از پرجرم ترین ستاره ها را در خود جای می دهد. این ستاره در کهکشان همسایه راه شیری قرار دارد. شکل زیر این ستاره را در مرکز سحابی (روشن ترین ستاره شکل) نشان می دهد. شعاع این ستاره بین 28.8 تا 35.4 برابر خورشید است. فاصله آن از ما 163 هزار سال نوری و تابندگی آن 8 میلیون برابر خورشید است. عمر این ستاره تنها حدود 800 هزار سال است و از ستارگان بسیار جوان محسوب می شود.
مقایسه اندازه خورشید با R136a1
2. HD 269810
این ستاره با جرمی 130 برابر خورشید و شعاع 18 برابر آن، ابرغول آبی رنگ دیگری است از کهکشان ابر ماژلان که ستاره R136a1 را نیز در خود جای داده است. این ستاره 2 میلیون بار درخشان تر از خورشید است و تنها حدود 2 میلیون سال عمر خواهد کرد. سپس بصورت یک ابرنواختر منفجر شده و یک سیاهچاله در پس خود باقی می گذارد. دمای سطحی این ستاره 52500 درجه کلوین یعنی حدود ده برابر دمای سطح خورشید است.
ستارگان رشته اصلی
Main sequence stars
ستارگان رشته اصلی در هسته خود، همجوشی اتمهای هیدروژن انجام داده و هلیوم تولید می کنند. حدود 90 درصد ستارگان عالم از جمله خورشید ما، ستارگان رشته اصلی به شمار می روند. این ستارگان از یک دهم تا 200 برابر جرم خورشید ما می توانند داشته باشند.
یک ستاره زندگانی خود را به شکل ابری از غبار و گاز شروع می کند. گرانش میان ذرات این ابرها را بسوی هم می کشد. یک پیش ستاره کوچک شکل می گیرد که ماده درون آن در حال تراکم است.
تصویر بی نظیر تلسکوپ فضایی هابل از یک پیش ستاره در مراحل اولیه شکل گیری
منبع:
https://scitechdaily.com/hubble-views-protostar-early-evolutionary-stage/
اجرامی که جرمی کمتر از 0.08 جرم خورشید داشته باشند، هیچگاه به مرحله همجوشی هسته ای در هسته خود نمی رسسند. در عوض به کوتوله های قهوه ای تبدیل می شوند، ستارگانی که هیچگاه مشتعل نخواهند شد. اما اگر دارای جرم کافی باشند گاز و غبار در حال تراکم بقدر کافی داغ می شود و نهایتا به دمای کافی برای گداخت هسته ای (فیوژن) می رسد. گداخت هسته ای فشاری رو به بیرون تولید می کند که با فشار گرانشی رو به درون تعادل حاصل کرده و برای ستاره پایداری ببار می آورد.
طول عمر یک ستاره اصلی به جرم آن بستگی دارد. یک ستاره جسیم تر ماده بیشتری در اختیار دارد، لیکن به علت دمای بالاتر هسته خود که به علت گرانش قویتر ایجاد شده سوخت هیدروژنی خود را سریع تر می سوزاند. در حالی که خورشید عمری حدود 10 میلیارد سال در رشته اصلی خواهد داشت، ستاره ای با جرم ده برابر بیشتر تنها 20 میلیون سال در این رشته باقی خواهد ماند. یک کوتوله قرمز که نصف جرم خورشید دارد ممکن است 80 تا 100 میلیارد سال عمر کند که بسیار طولانی تر از لبه عمر عالم یعنی 13.8 میلیارد سال است. به دلیل این عمر طولانی کوتوله های قرمز منابع خوبی برای جستجوی سیارات مناسب برای حیات هستند زیرا برای مدتی طولانی از پایداری برخوردارند.
بیش از 2000 سال پیش هیپارکوس ستاره شناس یونانی برای اولین بار کاتالوگی از ستارگان بر حسب درخشندگی آنها تدوین کرد. او درخشنده ترین ستارگان را از قدر یک و مابقی را تا قدر ششم رده بندی کرد. ستارگان قدر ششم کم نورترین ستارگانی هستند که با چشم غیرمسلح دیده می شوند.
در اوایل قرن بیستم دانشمندان دریافتند که جرم یک ستاره با تابندگی یا میزان نور تولید شده توسط آن متناسب است. هر دو این کمیت ها به دمای ستاره مربوط می شوند. ستارگانی که ده بار پرجرم تر از خورشید هستند هزار برابر درخشندگی دارند.
جرم و درخشندگی ستاره به رنگ آن نیز مربوط می شود. ستارگان جسیم تر داغتر و آبی تر هستند و آنها که جرم کمتری دارند سردتر و قرمز رنگند. خورشید بین این دو طیف قرار داشته و ظاهری زردرنگ دارد.
این ادراک به تدوین نموداری به نام هرتزپرانگ راسل انجامید، نموداری از ستارگان بر حسب درخشندگی و رنگآنها که به نوبه خود بازتابی از دمای آنهاست. بیشتر ستارگان در خطی به نام رشته اصلی قرار می گیرند که از بالای چپ نمودار (داغترین و درخشنده ترین ستارگان) تا پایین و راست (سردترین و تاریک ترین ستارگان) امتداد می یابد.
سرنوشت ستارگان
در نهایت یک ستاره واقع در رشته اصلی ذخیره هیدروژن هسته خود را به اتمام رسانده و به انتهای زندگی خود نزدیک می شود. در این نقطه است که رشته اصلی را ترک می کند.
ستارگانی که کمتر از یک چهارم خورشید جرم دارند مستقیما به کوتوله سفید تبدیل می شوند. کوتوله های سفید در مرکز خود گداخت هسته ای انجام نمی دهند اما هنوز گرما از خود ساطع می کنند. در پایان این کوتوله های سفید به صورت کوتوله های سیاه سرد می شوند اما این اجرام هنوز ماهیت نظری دارند زیرا عالم آنقدر پیر نیست که شاهد سرد شدن کوتوله های سفید بقدر کافی و تشکیل اولین کوتوله های سیاه پس از چند ده میلیارد سال باشد.
نیروی گرانش در ستاره های بزرگتر پس از اتمام سوخت هیدروژن هسته، بر انبساط حرارتی چیره شده و لایه های بیرونی را به سمت درون در هم می فشرد. تا اینکه دما بقدری در مرکز بالا رود که هلیوم در اثر گداخت هسته ای به کربن تبدیل شود. در این نقطه دمای مرکز ستاره بقدری بالا می رود که ستاره به سمت بیرون منبسط شده و چندین برابر بزرگتر از اندازه اولیه می گردد. در این نقطه ستاره به یک غول قرمز تبدیل شده که بسیار کم نورتر از یک ستاره رشته اصلی است. خورشید ما در پایان عمر خود به یک غول قرمز تبدیل خواهد شد البته این واقعه در پنج میلیارد سال آینده روی خواهد داد. دو ستاره داخلی تر تیر و زهره بخار خواهند شد.
مقایسه اندازه خورشید (ستاره زردرنگ وسط تصویر) با یک کوتوله قرمز، یک غول قرمز با جرمی کمتر از 5 برابر خورشید و یک ابرغول آبی با جرمی حدود 150 برابر خورشید (بالا سمت راست)
اگر ستاره اولیه 10 برابر یا بیشتر جسیم تر از خورشید باشد، سوخت هیدروژن هسته خود را در عرض 100 میلیون سال به پایان خواهد رساند و به یک کوتوله سفید بسیار چگال تبدیل می شود. ستاره های جسیم تر با یک انفجار ابرنوستاره ای شدید به عمر خود پایان می دهند و ماده موجود در هسته خود را در عرصه کهکشان پخش می کنند. هسته باقیمانده ممکن است به ستاره نوترونی یا سیاهچاله تبدیل شود.
https://www.space.com/22437-main-sequence-star.html
شبیه ترین سیاره بیرونی به زمین
برداشت هنرمند از سیاره کپلر 62f. نقطه روشن در سمت راست سیاره یکی دیگر از سیارات این منطومه است.
سیاره Kepler-62f احتمالا یک سیاره شبیه زمین ماست که در فاصله 1200 سال نوری از ما قرار دارد. علت بکار بردن واژه احتمالا این است که از این فاصله بسیار عظیم نمی توان جزئیات دقیق سیاره را مشاهده یا مطالعه کرد. بهترین تصاویر بدست آمده از این سیاره در حد نقاط نورانی بر زمینه فضا هستند.
این دنیای جدید 1.4 برابر بزرگتر از زمین است و به دور ستاره ای می گردد که از خورشید ما تا اندازه ای تاریک تر و سردتر است. مدار این سیاره در ناحیه قابل سکونت ستاره خود واقع شده است، یعنی ناحیه ای پیرامون ستاره که دما برای مایع باقی ماندن آب مناسب است. کشف این سیاره در سال 2013 انجام شد و یکی از هفت سیاره ای است که توسط تلسکوپ فضایی کپلر مورد اکتشاف قرار گرفت. مدلسازی کامپیوتری با استفاده از همه داده های بدست آمده نشان می دهد که دو تا از این سیارات بیرونی، یعنی کپلر 62e و 62f احتمالا توسط آب مایع پوشانده شده اند و ممکن است حاوی حیات از نوع شاید متفاوت با شکل زمینی آن باشند. احتمالا این دنیاهای جدید کشف شده سیاراتی آبی هستند که به دور ستاره نارنجی خود می گردند.
دستگاه سیاره ای کپلر و منطقه قابل سکونت مداری آن
رصدخانه فضایی کپلر از زمان پرتاب شدن به فضا در 209 تاکنون هزاران سیاره بیرونی را کشف کرده است. کپلر 62f هر 267 روز یکبار به دور ستاره خود که از نوع کوتوله قرمز است می گردد و فاصله آن از این ستاره به فاصله زهره از خورشید مشابهت دارد. با توجه به سردتر بودن این ستاره نسبت به خورشید، دمای سیاره در حدی است که آب می تواند مایع باقی بماند.
گرانش بر روی این سیاره قویتر از زمین است و انسان زمینی برای راه ررفتن بر روی این سیاره با دشواری مواجه خواهد بود. همچنین اتمسفر غلیظ آن تنفس بدون ماسک را برای انسان تقریبا ناممکن می سازد.
ستارگان نوترونی
ستارگان نوترونی از عجیب ترین اجرام آسمانی هستند. سن، دما و حتی اندازه آنها بدرستی بر دانشمندان معلوم نیست.
هم اکنون اکتشاف گر ترکیب داخلی ستارگان نوترونی که بر عرشه ایستگاه فضایی بین المللی نصب شده ستاره شناسان را قادر ساخته است بسوی اندازه گیری اندازه واقعی ستارگان نوترونی گامهای مطمئن تری برداشته و درباره ساختار درونی عجیب آنها بینش دقیق تری بدست آورند.
سمت چپ این تصویر شکل گیری یک ستاره نوترونی را در چرخه عمر یک ستاره نشان می دهد. یک ستاره آبی رنگ بزرگ و جسیم پس از به پایان رساندن ذخیره سوخت هیدروژن هسته خود، دیگر نمی تواند در برابر فشار گرانشی مقاومت کند. در نتیجه هسته آن متراکم شده و دمای عظیم ناشی از تراکم لایه های بیرونی را منبسط می کند. در نتیجه به یک ابرغول قرمز تبدیل می شود. فروریزش ناگهانی هسته از نقطه ای به بعد باعث انفجار ستاره به شکل یک سوپرنوا می شود. آنچه در مرکز ستاره باقی می ماند یک جرم بسیار فشرده با چگالی میلیاردها گرم بر سانتی متر مکعب است که عمدتا از نوترون ساخته شده است.
ماده در غایی ترین شکل خود
ستارگان نوتورونی در اثر فروریزش داخلی ستارگان جسیم ایجاد می شوند و در این راه لایه های بیرونی خود را در یک انفجار ابرنوستاره ای به بیرون پرتاب می کنند. ستارگانی که حدود 8 برابر خورشید جرم دارند پس از به اتمام رساندن سوخت هیدروژن هسته خود، شروع به تبدیل هلیوم به عناصر سنگین تر مانند کربن و سپس آهن می کنند. ولی انرژی گرمایی حاصل از این همجوشی آنقدر کافی نیست که در برابر گرانش جرم عظیم ستاره مقاومت کند. در نتیجه فشار گرانشی ستاره، الکترونها و پروتونها را به هم می فشارد تا به نوترون تبدیل شوند. از آنجایی که بیشتر درون اتم فضای خالی است، ماده می تواند تا اندازه غیر قابل باوری متراکم شده به ماده ابرچگال تبدیل شود. یک قاشق چای خوری از ماده ابرچگال سازنده ستاره نوترونی 4 میلیارد تن وزن دارد! این در حالی است که ستاره عظیمی که چندین برابر خورشید قطر دارد پس از تبدیل به ستاره نوترونی قطری در حدود تنها 20 کیلومتر خواهد داشت.
اما ستاره نوترونی در بالاترین حد خود از 95 درصد نوترون تشکیل شده است. پوسته کریستالی آنها شامل الکترونها و یونهای تقریبا معمولی است. همچنانکه فشار گرانشی با عمق افزایش می یابد، پروتونها و الکترونها به هم فشرده شده و تنها نوترونها بر جای می مانند. در اینجا چگالی دو برابر هسته اتم معمولی است. در اعماق ستاره نوترونی و در هسته آن، نوترونها چنان فشرده می شوند که کوآرک های سازنده آنها آزاد می شود. برخلاف تصور، فیزیک هسته ای تنها می تواند بطور تقریبی جرم و شعاع ستارگان نوترونی را محاسبه کند.
نوترونها، کوآرک ها یا هایپرون ها؟
بدست آوردن جرم یک ستاره نوترونی آسان است بویژه اگر ستاره همراهی داشته باشد که به دور گرانیگاه مشترکی بگردند. اما تعیین اندازه آن بسیار دشوارتر است. گرانش ستارگان نوترونی آنقدر عظیم است که مسیر نور ساطع شده از آن را خم می کند. این اعوجاج گرانشی باعث می شود ستاره نوترونی بزرگتر از آنچه هست به نظر رسد.
خمیده شدن پرتوهای نور ارسالی از ستاره نوترونی تحت اثر گرانش عظیم آن باعث می شود بزرگتر از آنچه هست به نظر رسد.
اندازه گیری دقیق تر جرم و اندازه دو ستاره نوترونی شناخته شده نشان می دهد که میدان مغناطیسی ستارگان نوترونی حالتی براستی غریب دارد. به جای شکل دوقطبی معمول، یک ستاره نوترونی میدان مغناطیسی آشوبناکی دارد که دو قطب آن در یک نیمکره واقع شده اند.
میدان مغناطیسی آشوبناک یک ستاره نوترونی
دانشمندان هنوز درباره اجزای سازنده هسته ستارگان نوترونی تردید دارند. حقایق کشف شده سنایوهای مختلفی را پیش پای آنها قرار داده اند از جمله اینکه هسته یک ستاره نوترونی آمیزه ای از نوترون ها و کوارک هاست. همچنین ممکن است از ذره های جسیم تری به نام هایپرون ساخته شده باشد. ذرات مختلفی به عنوان هایپرون پیشنهاد شده اند که یکی از آنها کوارک های شگفت (strange quarks) است. نوترونها و پروتون ها از کوارک های بالا و پایین ساخته شده اند. هایپرون ها خواصی شگفت در مقایسه با پروتون ها و نوترون ها دارند. این ذرات فقط در شتاب دهنده های ذره ظاهر شده اند و بسرعت دچار واپاشی می شوند. اما در هسته ستارگان نوترونی می توانند دارای پایداری کافی بوده و برای مدت معینی در کنار هم باقی بمانند.