بزرگترین سیاره شناخته شده

کیهان بسیار وسیع است و شاید بی پایان باشد. در این کیهان سیاره ما ذره ای ناچیز است. حتی در دستگاه خورشیدی ما زمین در مقایسه با سیاره برجیس (مشتری، ژوپیتر) کوتوله می نماید. اما بزرگترین سیاره شناخته شده کدام است؟

پاسخ به عوامل متعددی بستگی دارد، از جمله یک سیاره چگونه تعریف می شود. در هر صورت کاندیدهای زیادی برای بزرگترین سیاره شناخته شده وجود دارد. یکی از بزرگترین سیارات شناخته شده ROXs 42Bb است، یک غول گازی که در فاصله 460 سال نوری از زمین به دور ستاره خود می گردد. این سیاره حدود نه بار جسیم تر از برجیس است و 2.5 برابر آن قطر دارد.

این سیاره با استفاده از تلسکوپ فضایی کک (Keck) بطورمستقیم مشاهده شده است. سیارات دیگری نیز وجود دارند که ابعاد و جرم آنها بطور غیرمستقیم محاسبه شده و عدم قطعیت زیادی در مورد آنها وجود دارد. اما ROXs 42Bb با اطمینان زیادی مورد مشاهده و محاسبه قرار گرفته است.

نوعی از ستاره های مرده به نام کوتوله قهوه ای وجود دارند که بسیار کوچکتر از ستارگان فعال و بزرگتر از تمامی سیارات شناخته شده هستند. هسته این اجسام چگال بقدری فشرده نیست که همجوشی هیدروژن را آغاز کند لیکن می توان ایزوتوپ هیدروژن به نام دوتریم (که هسته آن از یک پروتون و یک نوترون ساخته شده) را بگدازد.

شکل گیری ROXs 42Bb با سیاره ای گازی مانند برجیس نیز تفاوت زیادی دارد. برجیس زندگی خود را از یک هسته سنگی آغاز کرده و بتدریج غبار و گاز را پیرامون این هسته به صورت دیسکی چرخان جذب کرده است. اما ROXs 42Bb از ابتدا گازی بوده که بخش هایی از درون آن تحت اثر گرانش به درون رمبیده است.

سیاره ROXs 42Bb که به صورت نقطه ای نزدیک ستاره خود دیده می شود. منبع ویکی پدیا

مقایسه اندازه ROX 42Bb (بالا سمت راست) با برجیس و سایر سیارات بزرگ دستگاه خورشیدی

منبع:  Space.com

انسان چگونه منقرض خواهد شد؟

منظره ای در برابر دیدگان باز می شود از یک چشم انداز خاکستری رنگ، تک درختی در پس زمینه، خاکسترهایی که آهسته از آسمان فرو می ریزند. در افق تصاویر مبهمی دیده می شود که بسوی آینده ای تاریک تلوتلوخوران پیش می روند. اگر این منظره آشنا بنظر می رسد بدین سبب است که یک استعاره متداول در بسیاری از فیلم های سینمایی است که دوران پس از یک فاجعه عظیم بشری را به تصویر می کشند. معمولا این فیلم ها داستان یک فاجعه را بیان می کنند – شاید برخورد یک سیارک، یا یک جنگ هسته ای – که موجب نابودی نوع انسان می شود و بدنبال آن تلاش بی وقفه انسانهای باقیمانده برای نجات گونه خود از انقراض.

چنین فیلم هایی تخیل عمومی را به خود جلب می کنند. اما چه می شود اگر انقراض نوع انسان نه یک نمایشنامه سینمایی بلکه حقیقتی در حال ظهور باشد؟ ممکن است یک پرسش احساسی بنظر رسد اما در حقیقت پژوهشگران بسیاری در سراسر دنیا با تصور امکان یک انقراض جمعی دست و پنجه نرم می کنند، و اینکه چگونه می توان از آن اجتناب کرد.

کار این پژوهشگران آسان نیست. نظریات متعددی درباره انقراض انسان و دلایل آن وجود دارند – از تهاجم بیگانگان فضایی گرفته تا برخورد یک سیارک بزرگ. اما یک توافق جمعی وجود دارد که برخی مخاطرات ممکن تر از دیکران هستند. پژوهشگران نامی برای این ریسک ها دارند: مخاطرات موجودیت شناختی (اگزیستانسیال). آنچه در ادامه می آید تنها برخی از این مخاطرات هستند که بیش از سایرین اندیشه پژوهشگران را به خود مشغول کرده اند.

جنگ هسته ای

یک جنگ هسته ای تمام عیار می تواند بزرگترین ریسک برای بقای انسان باشد. آسیب پذیری ما در برابر این تهدید با افزایش اورانیوم بسیار غنی شده و افزایش تنش میان ملت ها رشد خواهد کرد.

همانند سایر مخاطرات موجودیت شناختی، تخمین های دقیقی در مورد میزان جمعیت انسانی که ممکن است در اثر آتش جنگ هسته ای فراگیر از میان روند موجود نیست. اما انتظار می رود که اثرات یک زمستان هسته ای بزرگ مقیاس – دوره ای از سرمای منجمد کننده و کاهش فوق العاده تولید محصولات غذایی که بدنبال جنگ خواهد آمد و نتیجه غبار هسته ای است که مانع رسیدن نور خورشید به زمین می شود، بسیار عمیق باشد. بسیاری از مدلسازی ها به نتایج دلهره آوری در این زمینه رسیده اند. جنگ هسته ای می تواند به مرگ انبوهی از انسانها منجر شود ولی انقراض کلی بشر در اثر آن نامحتمل بنظر می رسد.

پاندمی ها

استفاده نادرست از زیست فناوری می تواند خطر موجودیت سناختی دیگری باشد که پژوهشگران را دچار کابوس های شبانه ساخته است. زیست فناوری نوعی فناوری است که از زیست شناسی برای ساخت محصولات جدید استفاده می کند. عوامل بیماری زای ساخته شده توسط انسان می توانند برای جمعیت انسانی بسیار خطرناک باشند. عوامل بیماریزای مصنوعی می‌توانند از انواع طبیعی بسیار خطرناکتر بوده و بخش بزرگی از جمعیت روی کره زمین را به دیار عدم بفرستند. اما پیشرفت های مداوم علم پزشکی امکان ابداع سریع داروهای پادتن برای عوامل بیماری زای جدید و حفظ جان جمعیت های بزرگی از انسانها را بالا برده است.

تغییرات اقلیمی

به سختی می توان تغییرات اقلیمی را از فهرست مخاطرات بزرگ متوجه بشریت حذف کرد. این پدیده تا به حال باعث کاهش و انقراض گونه های بسیاری در سراسر سیاره خاکی شده است. آیا تغییرات اقلیمی می تواند انسان را نیز به این سرنوشت شوم سوق دهد؟

عوامل همراه تغییرات اقلیمی – ناامنی غذایی، کمبود آب و رویدادهای شدید جوی – در مقیاس های منطقه ای به تهدیدی بزرگ برای انسان تبدیل شده اند. اما با نگاه به آینده می توان دید تغییرات اقلیمی عامل تشدید بسیاری از تهدیدهای متوجه بقای انسان است.

بنظر نمی رسد تنها یکی از عوامل گفته شده موجب انقراض انسان شوند. بلکه تاثیرات تشدید کننده و متقابل آنها است که می تواند در آینده انسان را به لبه نابودی سوق دهد. نکته مهم این است که بیشتر عوامل تهدید کننده موجودیت انسان خودساخته هستند و توسط خود انسان ایجاد شده اند. تجربه تمدن های فروپاشیده باستان نشان داده است که علیرغم سترگ بودن تهدیدات موجود، نوع بشر هیچگاه تا این حد برای حفاظت از خود مجهز به دانش و فناوری نبوده است.

منبع اصلی مورد استفاده: Live Science

تصویر سیاره مشتری از نگاه وویاجر و جیونو

تصویر سمت چپ توسط فضاپیمای وویاجر 45 سال پیش انداخته شده است. تصویر سمت راست اما از نگاه دوربین فضاپیمای جیونو در 2016 انداخته شده است. پیشرفت تکنولوژی دانشمندان را قادر ساخته است جزئیات بی نظیری از غول گازی دستگاه خورشیذی فراهم سازند.

گرانش کوانتومی، تلاشی برای پیوند فیزیک کوانتومی با نسبیت عام

فیزیک کوانتومی بهترین توصیف از عالم در مقیاسی کوچکتر از اتم است. از سوی دیگر نظریه نسبیت عام اینشتاین بهترین توصیف فیزیکی برای عالم در مقیاس های بزرگ کیهانی است. هر دو نظریه به مدت صد سال از بوته هر آزمون عملی پیروز بیرون آمده اند لیکن چیزی بطرزی عذاب آور در این میانه گم و نامکشوف باقی مانده است.

این دو نظریه که در شروع قرن بیستم تدوین شده و بسیار درست و پابرجا بنظر می رسند، از اتحاد با یکدیگر سرپیچی کرده اند.

یکی از دلایل این تناقض این است که در حالی که سه تا از نیروهای بنیادی عالم – الکترومغناطیس، نیروی هسته ای قوی و نیروی هسته ای ضعیف – دارای توصیفات کوانتومی هستند، هیچ نظریه کوانتومی برای نیروی چهارم یعنی گرانش وجود ندارد.

[برای سه نیروی نخست ذکر شده ذرات حامل نیرو یافت شده و معادلات برهم کنش ذرات زیراتمی تدوین شده است در حالی که ذره حامل نیروی گرانش – گراویتون ها – هنوز عملا کشف نشده و معادلات نیروی گرانشی میان ذرات زیراتمی نیز به خوبی تدوین نشده اند. مترجم (اصغر ناصری)]

عئم توافق نظریه نسبیت عام و فیزیک کوانتومی ممکن است طبیعی بنظر رسد: اینشتاین هیچگاه با فیزیک کوانتومی احساس راحتی نمی کرد. دلیل این است که در حالی که فیزیک کوانتومی دارای بسیاری جنبه های ضدشهودی است، یکی از آنها از نظر اینشتاین بسیار مشکل زا است.

منظور نماد در هم تنیدگی است (entanglement). به بیان ساده، در هم تنیدگی به معنای هماهنگی ذرات به ظیوه ای است که تغییر خواص یکی از ذرات می تواند به تغییر آنی خواص ذره در هم تنیده با آن منجر شود حتی اگر ذره دیگر در سوی دیگر عالم واقع شده باشد. اینشتاین این پدیده را عمل شبخ وار از راه دور نامید که با مفهوم واقع گرایی موضعی تضاد دارد.

واقع گرایی موضعی (local realism) عبارت است از این ایده که اشیا همواره دارای خواص تعریف شده هستند و تعاملات میان اشیا توسط فاصله میان آنها و سرعت نور محدود می شود، یک حد کیهانی برای سرعت که زیربنای نسبیت خاص اینشتاین است. نسبیت خاص در حقیقت نظریه ای است که به فرموله سازی نسبیت عام می انجامد. با این وجود علیرغم اظهارات اینشتاین، دانشمندان ثابت کرده اند که در هم تنیدگی کوانتومی و سایر جنبه های ضدشهودی فیزیک کوانتومی براستی در دنیای زیراتمی صدق می کنند.

چنین اثباتی با انبوهی از آزمایشات پیشگامانه بدست آمده است. برای مثل فوکس و همکارانش (Fuchs) برپایه کارهای اولیه آلین اسپکت، کلاوسر و زیلینگر که به جایزه نوبل 2022 در فیزیک منجر شد، بطور تجربی درستی ماهیت غیرموضعی در هم تنیدگی را ثابت کردند. آنها در آزمایشات کوانتومی خود، از "دامهای" مغناطیسی ابر رسانا برای اندازه گیری کشش گرانشی ضعیف در کوچکترین جرمی که تا بحال آزمایش نشده بود، استفاده کردند.

ذره ریز در دام ابررسانا در دمایی حدود -273 درجه سلسیوس شناور می شود، دمایی که تنها چند صدم درجه بالاتر از صفر مطلق است یعنی دمایی دست نیافتنی که در آن تمام جنبش های مولکولی به صفر می رسد. این دمای انجماد برای رساندن ارتعاشات ذرات به حداقل ممکن لازم است. در این دما دانشمندان توانستند یک کشش گرانشی معادل 30 آتو نیوتن بر روی ذره ثبت کنند.

برای اینکه درکی از بزرگی این نیرو داشته باشید، توجه کنید که یک نیوتن نیرویی است که به جرم یک کیلوگرم شتابی معادل 1 متر بر مجذور ثانیه می دهد. و 30 آتو نیوتن معادل 0.00000000000000003 نیوتن است!

با اندازه گیری کشش گرانشی که بر کوچکترین جرم ممکن عمل می کند می توان ماهیت عمل گرانش در ابعاد کوانتومی را بهتر دریافت. این امر گام مهمی بسوی اتحاد فیزیک کوانتومی و نسبیت عام است و راه را برای آزمون حتی اجرام کوچکتر باز می کند. بدین ترتیب با شناخت ماهیت عمل گرانش در ابعاد کوچکترین ذرات، می توان  به درک بزرگتری از عالم بی انتها رسید.

منبع:

https://www.msn.com/en-us/news/technology/quantum-gravity-could-help-unite-quantum-mechanics-with-general-relativity-at-last/ar-BB1iMZUB

ضد ماده چگونه می تواند انسان را در عرض چند سال به ستارگان دیگر ببرد؟

مسافرت بین ستاره ای چیزی است که تنها انسان در فیلم های علمی تخیلی بدان دست یافته است – مانند سفینه یو اس اس اینترپرایز آمریکا که از ضد ماده برای مسافرت بین دستگاه های ستاره ای استفاده می کرد.

اما ضد ماده تنها یک استعاره علمی – تخیلی نیست، ضد ماده واقعا وجود دارد.

ایلان ماسک نیروی ضد ماده را بلیط سفرهای بین ستاره ای نامیده است و فیزیکدانانی مانند رایان وید روس کشف نحوه مهار آن کار می کنند.

ضد ماده از ذراتی درست مانند ماده عادی ولی با بار الکتریکی مخالف ساخته شده است. به این معنا که وقتی ضد ماده با ماده معمولی تماس می یابد، هر دو تباه شده و مقادیر عظیمی انرژی آزاد می کنند.

رایان وید مدیر اجرایی ارشد پوزیشن داینامیکز است، شرکتی که روی سیستم پیشران ضد ماده کار می کند. به گفته او تباه شدن ضد ماده و ماده جرم را بطور مستقیم به انرژی تبدیل می کند. تنها یک گرم ضد ماده می تواند انفجاری معادل یک بمب اتمی ایجاد کند. این نوع انرژی می تواند ما را به دنیاهای ناشناخته ببرد.

موشکی که با ضد ماده کار می کند می تواند در مدت سه هفته ما را به پلوتون ببرد، در جالی که فضاپیمای افق نوی ناسا 9.5 سال طول کشید تا به پلوتون برسد. موشک با پیشرانه ضد ماده می تواند شتابی هشت هزار برابر موشک های عادی تولید کند.

اما چرا تاکنون از این فناوری استفاده نشده است؟ دلیل به هزینه باز می گردد، نه توانایی فناوری.

فیزیکدانان با استفاده از قدرتمندترین شتاب دهنده های ذرات توانسته اند ضد پروتون و اتم های ضد هیدروژن تولید کنند. یک موتور پیشران ضد ماده می تواند به ده درصد سرعت نور- یعنی حدود 100 میلیون کیلومتر بر ساعت دست یابد. اما ساخت نمونه عملی چنین پیشرانه ای 8 میلیارد دلار هزینه دربر دارد. هزینه سوخت سالانه آن نیز 670 میلیون دلار است.

اما برایان وید به ایده جدیدی برای ساخت موتور ضدماده ارزان قیمت تری دست یافته است. پوزیترون ها یا ضد الکترونها صدها بار سبک تر از ضد پروتون ها هستند و چون بطور طبیعی تولید می شوند، نیازی به شتاب دهنده های گران قیمت ندارند.

سیستم پیشرانه ضد ماده وید از کریپتون 79 استفاده می کند، نوعی کریپتون که بطور طبیعی پوزیترون صادر می کند. پوزیترون های تولید شده به سمت ماده معمولی هدایت می شوند تا بر اثر تباهی انرژی فوق العاده زیادی آزاد شود. از این انرژی برای براه انداختن یک رآکتور گداخت هسته ای و تامین پیش رانه لازم استفاده می شود.

در حالی که پوزیترونها ساده تر از سایر انواع ضد ذره تولید می شوند، به علت سبکی فوق العاده زیاد مهار کردن آنها دشوار است و هزینه لازم برای این کار هنوز از دسترس خارج است.

با این وجود این فناوری در آینده نزدیک ممکن است تحقق یافته و آرزوی انسان برای سفر بین ستاره ای را برآورده سازد.

منبع:

https://news.yahoo.com/antimatter-engines-could-fly-humans-155822059.html