آیا موجودات فضایی بیگانه واقعی هستند؟

پرسش خوبی است. در حال حاضر هیچگونه شواهدی برای حیات بر روی سیارات دیگر وجود ندارد. اما جهان مکان بسیار بزرگی است و نامحتمل به نظر می رسد که از میان تریلیون ها سیاره ای که در جهان ما با قدمت 13.8 میلیارد سال وجود دارند تنها کره زمین میزبان حیات باشد. بنابراین جستجوی حیات فرازمینی یک کار جدی است و دانشمندان با اشتیاق تمام در حال جستجو به دنبال آن هستند.

اولین تلاش در زمینه جستجوی حیات فرازمینی بسیار پیش از سفرهای فضایی انجام شد. ابداع رادیو دری را به روی ایده دریافت امواج از سایر جهان ها گشود و مخترعانی مانند نیکلا تسلا و گوگلی یلمو مارکونی باور کردند که در اوایل دهه 1900 سیگنال هایی را از مریخ دریافت کرده اند.

اولین جستجوی رادیویی جدی برای حیات فرازمینی در سال 1960 روی داد. ستاره شناس فرانک دریک متفکر این ایده بود و از دو رادیوتلسکوپ برای جستجوی سیگنالهایی از سیاراتی که در فاصله 10 تا 12 سال نوری هستند استفاده کرد. پروژه اوزما (Project Ozma) که توسط او هدایت می شد به هیچ نتیجه ای نرسید. پروژه فونیکس نیز که توسط موسسه SETI از 1995 تا 2000 هدایت می شد و 800 دستگاه ستاره ای را تا فاصله 200 سال نوری مورد کاوش قرار داد بی‌نتیجه بود.

این تلاش تا به امروز با آرایه تلسکوپهای آلن ادامه یافته است، آرایه ای از 42 آنتن گیرنده که می توانند برای دریافت امواج مایکروویو از سراسر کهکشان راه شیری تنظیم شوند. موسسه SETI نیز در حال تلاش برای دریافت ضربانهای لیزری است که ممکن است حاوی پیامهای ارسالی از سوی موجودات بیگانه از سراسر کیهان باشند.

همه این تلاشها مبتنی بر فرض موجودات فضایی با فناوری پیشرفته هستند. دانشمندان برای اشکال ساده تر حیات نیز جستجو می کنند و پیشرفت های صورت گرفته در فناوری فضاپیماهای بدون سرنشین و فناوری های سنجش از راه دور به آنها امکان می دهد به جستجوی مولکولهایی برآیند که شکل اولیه حیات زنده بشمار می روند.

تلسکوپهای حساس مانند جیمز وب می توانند تغییرات اندک در نور ارسالی از سیارات خارجی بسیار دور را ثبت کنند که به پژوهشگران امکان می دهد به آشکارسازی اکسیژن، گوگرد یا سایر گازهایی برآیند که آغازگر ایجاد مولکولهای زنده هستند. تلاشهای اخیر ممکن است به کشف اولین میدان مغناطیسی پیرامون یک سیاره شبه زمینی انجامیده باشد که پیش شرط ایجاد حیات زنده است زیرا چنین میدانی باعث محافظت در برابر تشعشع ویرانگر ستارگان نزدیک می شود.

در دستگاه خورشیدی خودمان روباتهایی مانند مریخ پیمای پریزروانس نمونه هایی را برای جستجوی سنگواره ها و مولکولهای حاوی حیات میکربی در سیاره سرخ انجام داده اند. ممکن است میلیاردها سال پیش زمانی که مریخ گرمتر و مرطوب تر بود چنین آثاری از حیات بر روی آن ایجاد شده باشد. این تلاشها بسیار طولانی و طاقت فرسا هستند اما داشنمندان امیدوارند که پیشرفت های علم و فناوری پاسخی برای جستجوی حیات فرا زمینی بیابد.

منبع: Live Science

ضد ماده چیست؟

ضد ماده همانند ماده معمولی ولیکن با بار مخالف است. برای مثال یک الکترون که دارای بار منفی است، دارای ضد ذره‌ای به نام پوزیترون است که همان جرم الکترون را دارد، منتهی با باری مثبت.

ذراتی مانند نوترونها نیز که بار الکتریکی ندارند، دارای ضد ذره مخصوص به خود هستند. اما پژوهشگران هنوز نتوانسته اند به این واقعیت پی ببرند که آیا ذرات رازآمیزی مانند نوترینو که آنها نیز خنثا هستند، دارای ضدذره خود هستند یا نه.

گرچه ضد ماده چیزی شبیه داستانهای علمی تخیلی می ماند، اما واقعا وجود دارد. ضد ماده همگام با ماده پس از مهبانگ ایجاد شده اند اما در جهان امروزین ضدماده نادر است و دانشمندان هنوز دلیل آن را نمی دانند.

ضد ماده چیست و چگونه ساخته می شود؟

انسان با استفاده از برخوردهای با سرعت بسیار بالا در شتاب دهنده های عظیم ذرات توانسته ضد ماده بسازد. نمونه ای از این شتاب دهنده ها، برخورد دهنده بزرگ هادرون ها است که بیرون جنوا تاسیس شده و توسط CERN ، سازمان پژوهش هسته ای اروپا مدیریت می شود. آزمایشات متعددی در CERN برای تولید ضد هیدروژن انجام شده که دوقلوی ضد ماده هیدروژن است. پیچیده ترین ضد ماده تولید شده تاکنون ضد هلیوم بوده است.

ضدماده هایی نیز هستند که بطور طبیعی تولید شده و بطور نامنظم در سراسر کیهان پراکنده شده اند. اما وقتی ماده و ضدماده با هم برخورد می کنند، یکدیگر را تباه کرده و انرژی تولید می کنند. به عبارتی در کیهانی که ماده در آن غالب است ضد ماده نمی تواند به مدت طولانی وجود داشته باشد.

ضد ماده در قلب رازی درباره علت وجودی این جهان قرار دارد. در نخستین لحظات پس از مهبانگ، تنها انرژی وجود داشت. با سرد شدن کیهان و انبساط آن، هر دو گروه ذرات ماده و ضد ماده تولید شدند. دانشمندان خواص ماده و ضد ماده را با دقت بسیار اندازه گیری کرده اند و چنین دریافته اند که هر دو یکسان رفتار می کنند. بنابراین اگر ضد ماده و ماده در حجم های برابری تولید شده و یکسان رفتار می کرده اند، تمام ماده و ضد ماده تولید شده در ابتدای پیدایش عالم باید یکدیگر را تباه کرده و هیچ چیزی بر جای نمی ماند.

اینکه چرا ماده بر ضد ماده غلبه پیدا کرده و بر جای مانده هنوز یک راز است.

نظریه ای علمی چنین می گوید که در ابتدای پیدایش عالم ماده بیشتری نسبت به ضد ماده به وجود آمده و پس از تباهی دوجانبه، ماده کافی برای تشکیل ستارگان، کهکشان ها و نهایتا بر روی کره زمین باقی مانده است. این اختلاف بسیار ناچیز بوده است. کمتر از یکی از یک میلیارد ذره عادی باید از این آشوب جان بدر برده و تمام ماده پیرامون ما را تشکیل داده باشند.

اگر نوترینو – که ذره ای بسیار خرد و شبح ناک است که بندرت با ماده واکنش می کند – دارای ضد ذره خود باشد، کلید حل این مساله را در اختیار ما خواهد گذارد. در این نظریه در آغاز زمان، کسر کوچکی از نوترینوها قادر به عبور از ضد ماده و ورود به ماده شدند و یک عدم توازن ناچیزی در میزان ماده ابتدای تشکیل عالم ایجاد کردند. آزمایشاتی برای یافتن ضدنوترینو انجام شده که تاکنون موفق نبوده اند.

پیش بینی و جایزه نوبل

فیزیکدا بریتانیایی پاول دیراک ضد ماده را در 1928 پیش بینی کرد و سعی در ترکیب مکانیک کوانتومی، نظریه توصیف کننده ذرات زیراتمی با نظریه نسبیت اینشتاین نمود. دیراک به دنبال جوابهایی برای معادله ای بود که توصیف کننده حرکت یک الکترون با سرعت نزدیک نور است. درست مانند معادله منجر به یافتن ریشه های 4 که دو عدد 2+ و 2- می توانند باشند، معادله دیراک دارای دو جواب، یکی برای الکترون با انرژی مثبت و دیگری برای الکترونی با انرژی منفی بود.

در ابتدا دیراک درباره به اشتراک گذاری یافته های خود تعلل می کرد. اما نهایتا بر این تردید غلبه کرد و اعلام نمود که هر ذره ای در جهان داری ضد ذره مخصوص به خود با بار مخالف است.

پوزیترونها چند سال بعد توسط کارل آندرسن کشف شدند که پرتوهای کیهانی با انرژی بالا را مطالعه می کرد که از فضا آمده و با اتمسفر زمین برخورد کرده و آبشاری از ذرات دیگر ایجاد می کنند. در آشکارساز او، اندرسن ردی از ذره ای با جرم الکترون ولی بار مثبت یافت که پوزیترون نامیده شد. دیراک و اندرسن برای کار خود در سالهای 1933 و 1936 جایزه نوبل را بردند.

فضاپیمایی که با ضد ماده کار می کند؟

از آنجایی که برخورد ماده و ضدماده تولید انرژی می کند، مهندسین در جستجوی این موضوع بوده اند که آیا از فضاپیمایی با پیشرانه ضد ماده می توان برای اکتشاف فضایی استفاده کرد؟

ناسا امکان بالقوه استفاده از فضاپیمایی با پیشرانه ضدماده برای پرواز به مریخ را بررسی کرده، لیکن برخی به علت هزینه سنگین این ایده را رد کرده اند. یک تخمین خام می گوید تولید 10 هزارم گرم پوزیترون برای ماموریت سفر به مریخ با فناوری امروزین نیاز به 250 میلیون دلار هزینه دارد. اما فضاپیمای با پیشرانه ماده – ضد ماده می تواند با 10 درصد سرعت نور حرکت کند، یعنی 108 میلیون کیلومتر بر ساعت. با چنین سرعتی تنها در چند ساعت می توان به مریخ رسید!

منبع: Live Science, 13 Dec, 2021

تصاویر حیرت آور تلسکوپ فضایی جیمز وب از سیاره اورانوس

تلسکوپ فضایی جیمز وب، این دستاورد بزرگ بشر همچنان به گسترش مرزهای دانش بشری ادامه می دهد. در تازه ترین تصاویر از اورانوس، سیاره هفتم دستگاه خورشیدی، نه تنها حلقه های اورانوس بلکه اتمسفر دینامیک آن به نمایش در آمده و جزئیاتی را روشن ساخته که موجب حیرت دانشمندان شده است.

حلقه های پریده رنگ اورانوس پیش از این تنها توسط دو چشم آسمانی مشاهده شده بودند: فضاپیمای وویاجر 2 که در سال 1986 از کنار اورانوس گذشت و لنزهای تطابقی رصدخانه کک (Keck).

با وجودی که وویاجر از نزدیکی اورانوس عبور کرد تنها تصویر یک غول یخی به شکل مرمر آبی را به نمایش گذارد. اما جیمز وب با دوربین های ابرپیشرفته خود اتمسفر دینامیک این سیاره را در برابر دیدگان قرار داده است.

اورانوس مدار یگانه یا دذر دستگاه خورشیدی دارد. تمایل مداری این سیاره 90 درجه است یعنی محور دوران آن به دور خود 90 درجه با صفحه گردش مداری به دور خورشید زاویه دارد. در نتیجه فصل های اورانوس بسیار طولانی است: در حالی که سمت رو به خورشید سالها تابستان را تجربه می کند، سمت مخالف به مدت سالهایی طولانی در تاریکی فرو رفته است.

هم اکنون قطب شمال اورانوس رو به خورشید قرار داشته و فصل بهار را تجربه می کند. در سال 2028 اورانوس وارد فصل تابستان خواهد شد. قطب جنوب اورانوس هم اکنون پشت به خورشید است و در تصویرها دیده نمی شود. قطب جنوب رو به فضای سیاه رنگ بی انتها دارد.

در تصاویر شش تا از روشن ترین اقمار 27 گانه اورانوس دیده می شوند.

منبع: Space.com

انواع ابرها

تصویر گویای زیر انواع ابرها را در یک قاب نشان می دهد. تصویر اصلی شامل واژگان انگلیسی در زیر آورده شده است.

منبع:

https://scied.ucar.edu/learning-zone/clouds/cloud-types

پایان جهان چگونه خواهد بود؟

پایان ستارگان

ما اکنون در دوره ای زندگی می کنیم که کیهان شناسان نام دوران درخشندگی را بر آن نهاده اند، دورانی که جهان پر از ستارگان، نور و گرما است. هر سال یک کهکشان بزرگ همانند کهکشان راه شیری ما تعداد زیادی ستاره جدید تولید می کند و هر نسلی مشعل فروزان را از نسل پیشین به دست می گیرد.

اما از نظر شکل گیری ستارگان، جهان ما دوران نخستین خود را پشت سر گذاشته است. شکل گیری ستارگان تقریبا ده میلیارد سال پیش به نقطه اوج خود رسید و از آن پس روند نزولی داشته است. دلیل این کاهش شگفت پرتو عالم، این است که ما در یک جهان در حال انبساط زندگی می کنیم. کیهان هر روز بزرگتر می شود. اما میزان ماده موجود در جهان ثابت باقی می ماند، بنابراین تمام این ماده به آهستگی در حجم بزرگتر و بزرگتری توزیع می شود.

برای ساخته شدن یک ستاره، ماده باید به حجم های نسبتا کوچکی متراکم شود، بنابراین همچنانکه جهان ما پیرتر می شود، فرصتهای کمتر و کمتری برای تشکیل ستاره در دسترس خواهد بود.

سخن گفتن از آینده دنیا با هر میزانی از دقت دشوار خواهد بود اما می توان تخمین هایی کلی زد. کیهان ما در حال حاضر 13.77 میلیارد سال سن دارد و کهکشان ها برای سالهای مدیدی به ساخت ستاره ادامه خواهند داد. اما در نهایت، تقریبا یک تریلیون سال بعد، آخرین ستاره متولد خواهد شد.

آن ستاره احتمالا یک ستاره قرمز کوتوله خواهد بود که تنها کسری از جرم خورشید ما را داراست. کوتوله های قرمز عمری طولانی دارند و به کندی ذخیره هیدروژن خود را در گداخت هسته ای مصرف می کنند. تقریبا 100 تریلیون سال بعد، آخرین نور نیز خاموش خواهد شد.

کیهان متروک

با به پایان رسیدن آهسته دوران درخشندگی، جهان ماهیت خود را تغییر خواهد داد. با عمر فعلی کیهان، حباب قابل مشاهده ما – که توسط دورترین اشیای قابل مشاهده تعریف می شود – تقریبا 90 میلیارد سال نوری پهنا دارد. حجم موجود در این قطر، تقریبا شامل دو تریلیون (دو هزار میلیارد) کهکشان است.

نه تنها جهان ما در حال انبساط است، بلکه این انبساط شتاب افزاینده دارد. عامل این شتاب افزاینده انبساط عالم که در دهه 1990 کشف شده و به انرژی تاریک موسوم شد، نهایتا دید ما از دوردست های عالم را با پرده ای خواهد پوشاند.

ما هنوز دوردست ترین کهکشان ها را می توانیم ببینیم، زیرا آنها نور خود را مدتها پیش بازتابانده اند، زمانی که به ما بسیار نزدیکتر بوده اند. نوری که حالا در حال تاباندن هستند هیچگاه به ما نخواهد رسید. و از آنجایی که انبساط عالم در حال شتاب یافتن است، مرزهای دیدما رفته رفته نزدیکتر می شود. با گذشت زمان، فاصله ای که فراتر از آن کهکشان ها را نمی توانیم ببینیم به ما نزدیکتر و نزدیکتر می شود.

انبساط عالم باعث می شود دوردست ترین کهکشان ها بسرعت از دید ما برای همیشه خارج شوند. تنها گروه کهکشان های خوشه ما که شامل راه شیری، آندرومدا، تریانگولوم و چند کهکشان اقماری کوتوله هستند در معرض دید ما باقی خواهند ماند زیرا ما توسط گرانش به آنها پای بند شده ایم.

این اتفاق زیبایی نخواهد بود. سه کهکشان خوشه ما نهایتا به شکل یک ابرکهکشان تلفیق خواهند شد و کاملا از هر شیء دیگر در جهان جدا افتاده خواهند بود. به عبارتی در جهان خود تنها باقی خواهیم ماند.

حتی این ابرکهکشان نیز به تدریج تجزیه می شود. تعاملات تصادفی باعث پراکنده شدن ستارگان منفرد می شود و آنها را به مدارهای اتفاقی می راند و بالاخره در دام ابرسیاهچاله مرکز کهکشان خواهند افتاد. پس از 10²⁰ تا 10³⁰ سال، هیچ دستگاه پیچیده ای باقی نمی ماند و تمام اجرام بزرگ بصورت جزایری دورافتاده در دریای از تاریکی بی انتها خواهند بود.

تبهگن ها

در این غایت، کهکشان به آهستگی تجزیه شونده ما شبیه شکل امروزی نخواهد بود. ستارگان مدتها پیش از اینکه کهکشان ما تجزیه شود از میان رفته اند. در عوض، مرگ آخرین ستاره شروع دوران تبهگن را رقم می زند، غایت جهان ما که کوینتریلیون ها سال (هر کوینتریلیون سال برابر یک میلیارد میلیارد سال است) به خود اختصاص خواهد داد.

سیارات مجزا تا این دوران باقی خواهند ماند اما تمامی منابع داخلی گرمای خود را از دست می دهند. همچنین سیارکها، ستارگان دنباله دار و سایر تکه های سیارکی یا خرده ریز فضایی باقی خواهند ماند. بزرگترین ستارگان به ستارگان نوترونی و سیاهچاله تبدیل می شوند. ستارگانی مانند خورشید ما به کوتوله سفید تبدیل می شود. کوتوله های قرمز با از دست دادن قابلیت گداخت هسته ای به کوتوله های سیاه تبدیل می شوند، اجرام ستاره ای فاقد نور عجیبی که هنوز در عمر جهان ما یک نمونه از آنها به وجود نیامده است.

واکنش های کوانتومی تصادفی نهایتا و به آهستگی این اجرام بزرگ مقیاس را تجزیه خواهند کرد. ستارگان مرده اتمهای خود را از دست داد و پس از تقریبا 10⁶⁵ سال دیگر اثری از اجرام بزرگ در دنیا باقی نخواهد ماند.

سیاهچاله ها آخرین اجرام باقیمانده خواهند بود. اما آنها نیز بتدریج به تاریکی مطلق خواهند گرایید. یک فرایند کوانتومی بسیار عجیب به نام تابش هاوکینگ تمام سیاهچاله ها را مجبور به تابش آهسته انرژی و ذرات از خود می کند. این فرایند در اوج ناکارامدی است زیرا تقریبا هر سال تقریبا یک ذره از آنها صادر می شود. سیاهاله ها با آهنگ بسیار آهسته ای جرم از دست می دهند و پس از 10¹⁰⁰ سال آنها نیز از صفحه روزگار محو خواهند شد.

گرایش به تهی شدن

در پایان پایان کار جهان، پس از اینکه تمامی ستارگان بازمانده صحنه را همراه با سیاهچاله های باقیمانده از آنها ترک کردند، هیچ چیز به غیر از ذرات مجزا در دنیا باقی نخواهد ماند. ما هنوز نمی دانیم آیا پروتونها در این دوره حیات پایدار هستند یا نه. اگر پایدار باشند، پروتونها به عنوان بزرگترین ذرات باقیمانده در جهان به حیات خود  ادامه خواهند داد تا این که پس از 10²⁰⁰ سال آنها نیز متلاشی شوند.

اگر انرژی تاریک همچنان بر جهان تسلط داشته و انبساط جهان ادامه یابد، با آنچه با نام مرگ حرارتی جهان موسوم است مواجه خواهیم شد. دوران حاضر کیهان ما دارای انرژی عظیم و تفاوت های بزرگ حرارتی است اما قوانین تغییرناپذیر ترمودینامیک دیکته می کنند که این تفاوت ها بالاخره از بین خواهند رفت.

جهان – آنچه از آن باقی مانده است- به تعادل دمایی خواهد رسید و هیچ تفاوت حرارتی قابل احساسی باقی نخواهد ماند. و این دما به نزول خود ادامه خواهد داد اما هیگاه کاملا به صفر مطلق نمی رسد. بدین ترتیب هرگونه اثری از حیات از بین خواهد رفت، هرچند عجیب و بیگانه باشد.

و در انتها... چه کسی می داند؟ اولین لحظات مهبانگ مانند رازی برای ما باقیمانده زیرا شرایط آنقدر نهایی اند که از درک فیزیکی موجود ما فراتر می روند. همین امر برای آینده بی نهایت دور نیز صادق است. تمام درک ما از فیزیک برپایه آزمایشات و مشاهدات از حالت فعلی جهان است. ما هی مبنایی برای تعمیم فرایندهای فیزیکی به این آینده بسیار دور نداریم.

چه کسی می داند در آینده سرد و تاریک دنیا چه شگفتی های کوانتومی دست به کار تغییر عالم خواهند بود. شاید ناگهان یک مهبانگ جدید ناگهان از خلا برخیزد و جهان جدیدی از خلال خاکسترهای عالم مرده کهن برخیزد. احتمالی که تقریبا ناچیز است اما وقتی با مقیاس زمانی عظیم آینده محتمل مقایسه می شود حتی غیرقابل باورترین شگفتی ها نیز محتمل می گردد.

یا ممکن است چیزی کاملا غیرقابل انتظار روی دهد، چیزی که حتی زبان بیان آن را اکنون نداریم زیرا بخشی از روش کارکرد جهان امروزین ما نیست. تنها می توان به انتظار گسترش مرزهای دانش بشری ماند تا درک بهتری از این اسرار حادث شود.

نویسنده مقاله: Paul M. Sutter

منبع: Popular Mechanics

اختصاصی وبلاگ دنیای علم و تکنولوژی