فوتون های پنهان می توانند نوری بر ماده تاریک رازآمیز بیافکنند

یک روش جدید می تواند به دانشمندان کمک کند نوری بر رازآمیزترین ماده عالم بیافکنند: با جستجوی یک داوطلب خاص ماده تاریک، یعنی فوتونهای تاریک.

ماده تاریک حدود 85 درصد محتوای ماده عالم را می سازد، با این وجود این ماده با نور، برهمکنش بسیار ضعیفی دارد و عملا غیرقابل مشاهده است. این حقیقت که، بنظر می رسد ماده تاریک برهمکنش الکترومغناطیسی با مواد دیگر ندارد به این معناست که نمی تواند از اتمهای سازنده ماده معمولی که ستارگان، سیارات یا بدن ما را می سازند ساخته شده باشد.

راز ماده تاریک مساله غامضی برای دانشمندان است، زیرا معنای آن این است که ماده ای که قادر به دیدن آن هستیم تنها 15 درصد دنیا را می سازد و تازه انرژی موجود در کیهان را بحساب نیاورده ایم. از این روست که باید به دنبال اشکال عجیب تری از ماده بود.

فوتونهای عادی ذرات بدون جرمی هستند که نور را می سازند اما فوتونهای تاریک دارای جرم هستند. جرم آنها بیست مرتبه کمتر از الکترون است. این ماهیت بسیار سبک آنهاست که از آنها کاندیدای خوبی برای ماده تاریک می سازد و آشکارسازی آنها را سخت تر می کند.

فوتونهای تاریک برهمکنش ضعیفی با فوتونهای عادی دارند بنابراین می توانند نقشی در گرم کردن عالم نخستین داشته باشند. این عمل می تواند توضیح دهد که چرا تار کیهانی، یعنی ساختار بزرگ مقیاسی در عالم که کهکشان ها را به هم پیوند می دهد وقتی توسط تلسکوپ فضایی هابل کشف شد، داغتر از مقدار پیش بینی شده بود.

یک تیم تحقیقاتی با استفاده از آمپلی فایرهای کوانتومی توانسته اند روشی برای شکار فوتونهای تاریک توسط رادیوتلسکوپ پروژه SHUKET بیابند. جستجوی آنها در محدوده دمایی منهای 272.9 و منهای 273.149 درجه یعنی تنها اندکی بالاتر از پایین ترین دمای ممکن – صفر مطلق – صورت می پذیرد. این محدوده دمایی سطح پایین ترین سیگنال قابل جستجو را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. اگر این جستجو به نتیجه برسد یکی از بزرگترین رازهای عالم فیزیک از پرده برون خواهد افتاد.

منبع:

https://news.yahoo.com/hidden-photons-could-shed-light-200051904.html

با کلیک بر روی برچسب های پایین این صفحه مقالات مرتبط با ماده تاریک را مطالعه کنید.

---

هزارمین پست وبلاگ دنیای علم و تکنولوژی

مطلبی که مطالعه کردید هزارمین پست وبلاگ من بوده است. از تمامی دو میلیون و نود و دو هزار و سیصد و پنجاه بازدید کننده گرامی که در طول 18 سال فعالیت این وبلاگ از آن بازدید کرده اند سپاسگزارم. یکی از صمیمانه ترین پیامهای دریافتی را در اینجا بازنشر می کنم:

سلام
آقا ما از اوایل دهه 90 یه روز تو وب می‌گشتیم و خیلی هم علاقه‌مند بودیم اتفاقی به وبلاگی با عنوان دنیای علم و تکنولوژی برخورد کردیم که از اون روز برای من تبدیل شد به یکی از بهترین وبلاگ‌های تو اینترنت و نگم که چه قدر خاطره از وبلاگ شما دارم و مخصوصا مقالات نظامی که منو با دنیای میلیتاری آشنا کرد و دنبال میلیتاری رفتیم
نگم که هی با گذر زمان و بزرگتر شدن وقتمون گرفته شد و درس و ... ریخت رو سرمون و یهو دیدیم بزرگ شدیم و اون وبلاگ رو فراموش کردیم و اون زمان هم قالب جذابی داشت نه الان که دیکتاتور طور بلاگ‌اسکای فقط یه نوع قالب داره ... و الان یادم اومد جستجو کنم آیا هنوز پابرجاست و وقتی که وبلاگ رو دیدم خیلی خوشحال شدم و باید بگم یک دنیا، یک دنیا به وسعت کل هستی از شما متشکرم بابت اداره این وبلاگ و نوشتن و آموزش دادن  خیلی مدیون شما هستم تشکر فراوان 

با آرزوی سلامتی و موفقیت مدام برای همگی شما دوستان و همراهان.

کوآزارها، درخشان ترین اشیا در آسمان

مقاله ای درخشان از سایت Popular Mechanics

ترجمه، خلاصه و ساده سازی: اصغر ناصری

در آوریل 2023 ستاره شناسان پدیده ای شگرف را مشاهده کردند: ادغام دو کهکشان که 3 میلیارد سال پس از مهبانگ صورت گرفته است.

این برخورد که با استفاده از آرایه وسیعی از رصدخانه های زمینی و فضایی مشاهده شد، در طی دوره تولد شدید ستارگان روی می دهد که به ظهر کیهانی از آن تعبیر می شود. این برخورد تنها به تولد تعداد زیادی ستاره منجر نمی شود، بلکه برخوردهای کهکشانی از این نوع سوخت لازم برای کوآزارها، اجرام کیهانی بسیار نیرومندی که می توانند درخشندگی بیش از تمامی ستارگان کهکشان میزبان خود داشته باشند، فراهم می کنند.

کوآزارها زیررده ای از هسته های فعال کهکشانی (AGN) هستند، یعنی قلب کهکشان های بزرگی که بسیار فعال و درخشانند. تمامی کوآزارها AGN محسوب می شوند ولی تمامی AGN ها کوآزار نیستند.

اکنون می دانیم کوآزارها سیاهچاله هیا بسیار جسیم (supermassive black holes) هستند که توسط حجم عظیمی از گاز و غبار احاطه شده اند. این مواد ضمن سقوط به درون سیاهچاله سرعتهایی نزدیک به نور پیدا می کنند و در اثر گرمای زیاد شروع به تابش با شدتی فوق العاده زیاد می نمایند. برخوردهای کهکشانی از این دست گاز و غبار میان ستاره ای را به درون سیاهچاله ای مرکزی پرتاب کرده و منجر به درخشندگی فوق العاده آنها می شوند.

اما منبع توان کوآزارها اغلب کاملا روشن نیست. با وجود اینکه کوآزارها قدرتمندترین رویدادهای عالم بوده و درخشندگی آنها بر کل کهکشان میزبان می چربد، همچنان رازآمیز باقی مانده اند.

کشف این حقیقت که کوآزارها ستاره نیستند

نام quasar مخفف quasi-stellar radio source یا منبع رادیویی شبه ستاره ای است. این عنوان وقتی به آنها اطلاق شد که ستاره شناسان رادیویی آنها را در دهه 1950 و 60 رصد کردند. اولین کوآزار 3C273 در سال 1962 معرفی شد. لیکن دانشمندان در شگفت بودند کدام منبع می تواند چنین تابش بلند مدت و پرتوانی داشته باشد. یک ستاره منفرد قادر به چنین کاری نیست.

 

تصویری از 3C273، اولین کوآزاری که شناخته شد. این تصویر توسط دوربین میدان عمیق هابل در 2013 گرفته شده است. این کوآزار در مرکز کهکشان عظیم بیضوی در صورت فلکی ویرگو قرار دارد و یکی از نزدیکترین کوآزارها به زمین است.

نهایتا دانشمندان کشف کردند که ویژگی های غریب در طیف 3C 273 ناشی از شیئی است که 9 میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد. حالا می دانیم که نور حاصل از این کوآزار 2 تریلیون بار درخشان تر از خورشید است.

یک ویژگی حیرت آور کوآزارها این است که درخشندگی آنها بسرعت تغییر می کند. این تغییر سریع بدین معناست که قطر آنها بیشتر از پهنای دستگاه خورشیدی نیست. یک شیء کیهانی نمی تواند سریعتر از زمانی که نور برای طی پهنای آن دارد تغییر درخشندگی دهد. کوآزارها در مدت چند روز تغییر درخشندگی می دهند پس پهنای انها نیز باید در حد چند روز نوری باشد.

تشعشع بسیار نیرومند کوآزارها فشاری رو به بیرون وارد می کند که برای مقابله با آن و جلوگیری از متلاشی شدن کوآزار باید یک نیروی گرانشی فوق العاده عظیم وجود داشته باشد. بنابراین کوآزارها باید جرمی به واقع بسیار عظیم داشته باشند، حداقل معادل 100 میلیون ستاره!

 

تصویری از دو کوآزار که تنها 10 هزار سال نوری از هم فاصله دارند و هرکدام در مرکز کهکشان در حال ادغام خود قرار گرفته اند.

در اینجا یک پرسش پیش می آید: چه نوع جرم آسمانی می تواند جرمی معادل 100 میلیون ستاره و تابندگی در حد 100 میلیارد ستاره داشته باشد؟

روشن است که یک ساره منفرد نمی تواند چنین جرم و اندازه یا داشته باشد. بنابراین تنها یک داوطلب باقی می ماند: سیاهچاله های ابرجسیم.

خوراک دادن به ابرسیاهچاله های مرکز کهکشانها

سیاهچاله های ابرجسیم رویدادهای فضا-زمانی هستند که در قلب بیشتر کهکشانها نشسته اند. آنها می توانند جرمی معادل میلیونها و حتی میلیاردها خورشید داشته باشند که در فضایی به اندازه پهنای دستگاه خورشیدی فشرده شده است.

برای مثال ابرسیاهچاله مرکز کهکشان M87، اولین سیاهچاله ای که در سال 2019 بطور مستقیم مورد مشاهده قرار گرفت، جرمی معادل شش و نیم میلیارد خورشید دارد که در فضایی به پهنای 38 میلیارد کیلومتر فشرده شده است.

به علت گرانش عظیم خود، ابرسیاهچاله ها ماده را بسوی خود می کشند. این ماده دیسک های چرخان عظیم به دور سیاهچاله می سازد که طی فرایندی به نام درآشامیدن (accretion) به درون سیاهچاله سقوط می کند. ذرات ماده در طی سقوط با هم اصطکاک می یابند و این فرایند ماده را به حد میلیونها درجه سلسیوس داغ می کند. در نتیجه تشعشعی در گستره طیف الکترومغناطیس از طیف مرئی تا اشعه ایکس پرتوان تولید می شود.

کوآزارها اغلب در کهکشانهایی بسیار دوردست قرار دارند که به فاصله کمی از مهبانگ بوجود آمده اند. زیرا در آن زمان که عالم هنوز جوان و متراکم تر بوده، کهکشانها آنقدر غنی از ماده بوده اند که می توانستند سوخت فراوانی برای کوآزارها فراهم کنند.

تغییرات اقلیمی باعث کاهش اکسیژن اقیانوس ها شده است

از دهه 1960 بدینسو، سطح اکسیژن در اقیانوس های جهان حدود 2 درصد کاهش داشته است. این مقدار ممکن است خیلی زیاد به نظر نرسد لیکن نزول سطح اکسیژن در آبهای اقیانوس و ساحلی که به اکسیژن زدایی (deoxygenation) موسوم است، می تواند زیست بومها و تنوع زیستی دریایی را تغییر دهد. علت این امر تا حد زیادی گرمایش جهانی است.

انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از فعالیت های انسانی مانند جنگل زدایی و استفاده از سوخت های فسیلی می تواند نور خورشید را به دام انداخته و باعث گرم شدن سیاره و اقیانوس های آن شود. اکسیژن در دمای بالاتر قابلیت انحلال کمتری در آب دارد که باعث می شود آب گرم اکسیژن کمتری نسبت به آب سرد داشته باشد. افزایش ورود نیتروژن و فسفر ناشی از کشاورزی یا ضایعات آب در دریاها منجر به رشد بیشتر جلبک ها شده و در نتیجه تجزیه این جلبک ها آب را از اکسیژن تهی می سازد.

اکسیژن زدایی بر منابع زنده تاثیر گذارده و فرایندهای طبیعی زیست-شیمیایی را با انقطاع مواجه می سازد. غلظت اکسیژن نقش مهمی در سرعت تجزیه ماده آلی و چرخه عناصر مختلف در محیط زیست ایفا می کند. برای مثال اکسیژن زدایی ممکن است باعث تسریع چرخه فسفر شده و اتلاف نیتروژن را کاهش دهد و میزان آهن موجود را افزایش دهد که خود منجر به تغییر باروری زیست بومهای ساحلی و اقیانوسی می شود.

کاهش اکسیژن تاثیرات مهمی بر میکروبها و حیوانات دریایی دارد. اکسیژن زدایی می تواند بر فراوانی و تنوع آنها تاثیر گذارده، کیفیت وکمیت سکونت گاههای مناسب برای آنها را کاهش داده و با تولید مثل تداخل حاصل کند. حتی کاهش اندک سطح اکسیژن در مناطق نزدیک به حد آستانه فیزیولوژیکی می تواند عواقب وخیمی داشته باشد.

منبع:

https://news.yahoo.com/climate-change-pushing-oxygen-worlds-110000574.html

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