ترین های کیهانی

[Mohammad Aref 120452]

درخشان ترين

روشنايي اغلب اجرام آسماني به قدري زياد است كه اخترشناسان، از روشنايي خيره كننده خورشيد به عنوان يك استاندارد كيهاني استفاده مي‌كنند. اما روشن ترين جسم كيهاني چند بار درخشان تر از خورشيد است؟

واحدهايي كه ما در زندگي روزمره از آنها استفاده مي‌كنيم بسيار كوچك‌تر از آن هستند كه بتوانند روشنايي كيهان را توصيف كنند. به همين دليل اخترشناسان از خورشيد استفاده مي‌كنند و از درخشندگي خيره‌كننده آن كه معادل 4 ضرب‌در 10 به توان 26 وات است (400 ميليون ميليارد ميليارد وات!)، به عنوان يك استاندارد كيهاني استفاده مي‌كنند.

به گزارش نيوساينتيست، خورشيد از نظر روشنايي يك ستاره بالاي متوسط به شمار مي‌رود. با اين وجود، ستارگاني هستند كه از نظر روشنايي با فاصله زيادي خورشيد را شكست مي‌دهند. درخشان‌ترين نمونه از اين ستارگان كه با چشم غيرمسلح نيز به راحتي قابل مشاهده است، ستاره اپسيلون-جبار است؛ ستاره مياني كمربند صورت فلكي جبار. اين ابرستاره آبي‌رنگ 1300 سال نوري از زمين فاصله دارد و بيش از 400هزار بار درخشان‌تر از خورشيد است. در فواصل دورتر كهكشان، باز هم ستارگان درخشان‌تري وجود دارند. از آن جمله مي‌توان به ستاره اتا در صورت فلكي شاه تخته اشاره كرد، ستاره ناپايداري كه 5 ميليون بار درخشان‌تر از خورشيد است.

در جولاي 2010 / تير 1389، اخترشناسان ستاره ركوردشكن جديدي را كشف كردند: ستاره‌اي به نام R136a1 در ابر ماژلاني بزرگ كه تقريبا به درخشندگي 9 ميليون خورشيد است. اين جرم عجيب در كمال شگفتي جرمي 250 برابر جرم خورشيد دارد كه باعث حيرت اخترشناسان شده است. اين ستاره به عنوان ستاره‌اي كه از تركيبات شيميايي موجود در كهكشان راه شيري و همسايگان آن ساخته شده، سنگين‌تر از چيزي است كه اخترشناسان تصور مي‌كردند. برخي از اخترشناسان اين سوال را مطرح كرده‌اند كه شايد اين ستاره از منبع خالصي از هيدروژن و هليوم ساخته شده كه به نحوي از نخستين روزهاي عالم دست‌نخورده باقي مانده است؛ يا شايد هم اشتباهي در نظريات اخترشناسان در خصوص ساختار ستارگان وجود دارد؟

برخي از ستارگان پرجرم وجود دارند كه با نور بيشتري مي‌سوزند، اما اين اتفاق تنها براي چند هفته كوتاه رخ مي‌دهد و به قيمت زندگي ستاره تمام مي‌شود. ابرنواختري به نام SN 2005ap واقع در كهكشاني با فاصله 4.7 ميليارد سال نوري از زمين، ركورد درخشان‌ترين انفجار ستاره‌اي دنيا را با درخشندگي 100 ميليارد برابر روشنايي خورشيد به خود اختصاص داده است.

انفجارهاي پرتو گاما حتي از ابرنواخترها نيز انرژي بيشتري ساطع مي‌كنند. آنها اين كار را به جاي چند هفته، تنها در مدت چند ثانيه انجام مي‌دهند. يك انفجار پرتو گاما مي‌تواند باعث شود كه مقياس خورشيدي اخترشناسان نيز به يك مقياس بي‌مصرف تبديل شود: روشنايي چنين انفجاري بالغ بر 10 به توان 18 برابر روشنايي خورشيد است، يعني نوري معادل يك ميليارد ميليارد خورشيد!

اگر چه چنين انفجارهايي به طرز ناخوشايندي كوتاه هستند، درخشان‌ترين نورهاي پايدار كيهان متعق به اختروش‌ها (كوازارها) هستند؛ سياه‌چاله پرجرمي كه از منبع عظيمي از ستارگان و گاز تغذيه مي‌كنند. مواد محكوم به فنا هم‌زمان با فرو رفتن به درون سياه‌چاله به شدت برانگيخته مي‌شوند، در نتيجه نوري درخشان‌تر از 30هزار ميليارد برابر خورشيد از خود ساطع مي‌كنند.

[Mohammad Aref 120452]

تاريك ترين

كهكشان‌ها عموما به جواهرات درخشاني در پهنه آسمان تشبيه مي‌شوند كه از ميلياردها ستاره پرنور تشكيل شده‌اند. اما همه كهكشان‌ها اين‌گونه نيستند و برخي از آنها در زمره تاريك‌ترين نقاط كيهان قرار مي‌گيرند.

كهكشان‌ها عموما به جواهرات درخشاني در پهنه آسمان تشبيه مي‌شوند كه از ميلياردها ستاره پرنور و سحابي سوزان تشكيل شده‌اند. اما اين مطلب در خصوص همسايه غيرمترقبه كهكشان راه‌شيري، كهكشان Segue 1 صدق نمي‌كند. كهكشان Segue 1 با تنها 75هزار سال نوري فاصله از زمين، يكي از همسايگان نزديك كهكشان راه شيري به شمار مي‌رود. با اين وجود، اين كهكشان تا سال 2006 / 1385 ناشناخته مانده بود، زيرا تابش نور كلي اين كهكشان تنها 300 برابر خورشيد است!

به گزارش نيوساينتيست، كهكشان Segue 1 يك مورد عجيب به شمار مي‌رود. ستارگان اندك اين كهكشان با سرعت زيادي در حال گردش هستند كه نشان دهنده نيروي جاذبه بالاي اين كهكشان است. به نظر مي‌رسد كه كهكشان Segue 1 حداقل از يك ميليون توده جرمي ستاره‌اي تشكيل شده باشد. با اين وجود، بخش اندكي از جرم اين كهكشان به ستارگان و گازهاي مرئي تعلق دارد كه نشان مي‌دهد تقريبا تمام اين كهكشان از ماده تاريك تشكيل شده است.

مطالعه كهكشان‌هاي كوتوله‌اي مانند Segue 1 مي‌تواند به افزايش اطلاعات اخترشناسان در خصوص ماده تاريك كمك كند. براي مثال، اگر هسته اين كهكشان‌ها نسبت به پيش‌بيني مدل‌هاي استاندارد در خصوص رفتار ماده تاريك سرد چگالي كمتري داشته باشد؛ نشان مي‌دهد كه هسته آنها بايد از ماده گرم تشكيل شده باشد، يا تمايل به خود انهدامي داشته باشد، و يا از ذرات فوق سبك تشكيل شده باشد.

خبر خوشحال‌كننده‌تر از يافتن چنين كهكشان‌هايي براي اخترشناسان، يافتن يك «ستاره تاريك» است؛ حباب گازي بزرگ و سردي كه با واپاشي ماده تاريك به تدريج از درون گرم مي‌شود. اخترشناسان تصور مي‌كنند كه چنين ستارگاني در نخستين روزهاي عالم وجود داشته‌اند و ممكن است هنوز چند عدد از آنها باقي مانده باشد، هر چند هنوز هيچ نمونه‌اي از اين ستارگان شناسايي نشده است.

هم‌زمان دانشمندان مركز تحقيقاتي سرن تلاش مي‌كنند تا با استفاده از برخورد دهنده بزرگ هادروني، ذرات ماده تاريك را شكار كنند. شايد داغ‌ترين جاي روي زمين بتواند به زودي تاريك‌ترين جاي فضا را آشكار كند.

[Mohammad Aref 120452]

داغ ترين

براي سفر به داغ‌ترين منطقه كيهان ابتدا بايد از خورشيد گذشت، قلب آتشين منظومه شمسي. با دماي سطحي 5800 درجه كلوين، خورشيد ما از سردي فاصله زيادي دارد؛ اما اين دما به هيچ وجه يك ركورد كيهاني به شمار نمي‌رود. ستارگان ابرغول آبي كه جرم سنگين‌شان با فشردن هسته ستاره، كوره‌اي هسته‌اي را درون آنها به وجود مي‌آورد؛ بيش از 50 هزار درجه كلوين حرارت دارند.

به گزارش نيوساينتيست، حتي اين غول‌هاي كيهاني در مقابل كوتوله‌هاي سفيد سر تعظيم فرود مي‌آورند؛ كره‌هاي متراكمي از گرما كه باقيمانده سوختن يك ستاره هستند. يكي از همين كوره‌هاي كيهاني به نام HD62166 حرارتي معادل 200 هزار درجه كلوين دارد. گرماي سوزاني كه به تنهايي سحابي وسيعي را توسط جو نوراني خود روشن مي‌كند.

 

با فرو رفتن به درون يك ستاره، اين گرماي جهنمي باز هم افزايش مي‌يابد. دماي هسته ابرستارگان مي‌تواند از يك ميليارد درجه كلوين فراتر باشد. براي يك ستاره پايدار از نظر تئوري، حد بالاي اين دما معادل 6 ميليارد درجه كلوين است. در چنين دمايي ماده موجود در ستاره شروع به تابش فوتون‌هايي با انرژي فوق‌العاده بالا مي‌كند. سطح انرژي اين فوتون‌ها به اندازه‌اي خطرناك است كه ممكن است با برخورد آنها به يكديگر، الكترون و پوزيترون توليد شود. نتيجه اين فرايند يك واكنش زنجيره‌اي است كه منجر به از بين رفتن ستاره طي انفجاري بسيار بزرگ مي‌شود.

 

نخستين مورد مشكوك از مشاهده چنين «ابرنواختر ناپايدار» مربوط به سال 2007 / 1386 است؛ زماني‌كه يك انفجار روشن و بلند مدت استثنائي مشاهده شد. رخدادي كه باعث شد اخترشناسان، در محاسبات خود در مورد امكان وجود ستارگاني به مراتب بزرگ‌تر از آنچه كه قبلا تصور مي‌كردند، تجديد نظر كنند.

 

در طي عمر يك ابرنواختر، دماي ستاره ممكن است براي مدت كوتاهي به بيش از 6 ميليارد درجه كلوين برسد. در سال 1987 / 1366، يك انفجار ستاره‌اي در ابر بزرگ ماژلاني ديده شد كه نوترينوهاي ساطع شده از قلب آن كه بر روي زمين رديابي شد، بيانگر دماي داخلي معادل 200 ميليارد درجه كلوين بودند.

 

ده به توان بي‌نهايت

با تمام اين اوصاف، حتي اين دما هم در مقايسه با چيزي كه يك انفجار پرتو گاما را ايجاد مي‌كند، ركورد محسوب نمي‌شود! هر روز يك يا دو مورد از اين تلالوهاي كوتاه مدت پر انرژي توسط تلسكوپ‌هاي مخصوص رديابي مي‌شود. اخترشناسان اعتقاد دارند كه در صورت فلكي اكليل شمالي، نشانه‌هايي از تولد سياه‌چاله‌ها وجود دارد. اين اتفاق زماني رخ مي‌دهد كه هسته يك ستاره عظيم فرو مي‌پاشد، يا وقتي‌كه دو ستاره نوتروني فوق چگال با يكديگر برخورد مي‌كنند. در اثر اين اتفاق، انرژي گرانشي به نحوي به دسته‌اي از پرتو گاما و تابش‌هاي ديگر تبديل مي‌شود. با وجود اينكه جزئيات اين فرايند كماكان ناشناخته است، كره آتشيني از ذرات نسبيتي طي آن ايجاد مي‌شود كه حرارت آن به يك تريليون (هر تريليون معادل 10 به توان 12 است) درجه كلوين مي‌رسد.

 

اما در همين سياره زمين جهنمي مصنوعي وجود دارد كه از تمام عالم داغ‌تر است: يك محفظه آشكارساز كه 100 متر زير زمين و در نزديكي ژنو قرار دارد. دانشمندان اين آزمايشگاه بين 8 نوامبر تا 6 دسامبر 2010 / 17 آبان تا 15 آذر 1389، هسته‌هاي عنصر سرب را در برخورددهنده بزرگ هادروني (ال.اچ.سي) به يكديگر كوباندند. هدف از اين آزمايش، شبيه‌سازي لحظات نخست پس از مهبانگ بود. نتيجه اين آزمايش بالاترين دمايي بود كه تا كنون بر روي زمين ثبت شده است، كره آتشيني از ذرات زيراتمي كه دمايي معادل چندين تريليون درجه كلوين داشت.

 

اين آزمايش سرنخ‌هايي به دانشمندان داد تا دريابند كه داغ‌ترين نقطه عالم در كجا قرار دارد. البته اين نقطه داغ مربوط به حال حاضر نيست، بلكه متعلق به زماني در گذشته است. با نگاه كردن به قلب مهبانگ، نقطه فشرده‌اي از دما و چگالي كه جهان ما از آنجا آغاز شد، دانشمندان تلاش كردند كه حداكثر دماي عالم را تخمين بزنند. بر اساس درك فعلي ما از فيزيك عالم، اين عدد در محدوده 10 به توان 32 قرار دارد؛ يعني چند ميليون ميليارد ميليارد ميليارد درجه كلوين!

[Mohammad Aref 120452]

سرد ترين

فضا به خودي خود سرد يا گرم نيست، چراكه بدون وجود ماده‌اي با تغييرات حرارتي، دما هيچ معنايي ندارد. سردترين دماي ممكن 273 درجه سانتي‌گراد زير صفر است؛ اما آيا مي دانيد سردترين نقطه عالم كجاست؟

فضا به خودي خود سرد يا گرم نيست. بدون وجود ماده‌اي با تغييرات حرارتي، دما هيچ معنايي ندارد. اما تعداد بسيار زيادي نقطه سرد در فضا وجود دارد.

به گزارش نيوساينتيست، سردترين نقطه شناخته شده در منظومه شمسي، چندان از زمين دور نيست. در سال 2009 / 1388 مدارگرد اكتشافي ناسا دهانه‌اي را در نزديكي قطب جنوب ماه شناسايي كرد كه همواره در بخش سايه ماه قرار دارد. دماي اين منطقه تنها 33 درجه كلوين (240- درجه سانتي‌گراد) است؛ دمايي به مراتب سردتر از هر دمايي كه بر روي پلوتوي سرد و تاريك اندازه‌گيري شده است. با ادامه كاوش‌ها و بهبود وسايل اندازه‌گيري، اين ركورد ممكن است به نقطه ديگري در منظومه شمسي منتقل شود. قمر سياره‌اي غير از زمين و يا شايد سياره كوتوله ديگري كه به مراتب دورتر از پلوتو نسبت به خورشيد قرار دارد. سياره‌اي كه شايد دهانه‌هاي آتشفشاني پوشيده و سرد مختص به خود را داشته باشد.

اما در ماوراي منظومه شمسي، صخره‌هاي به مراتب سردتري وجود دارد. احتمالا سردترين اين سيارك‌هاي تنها و آواره در فضاهاي خالي بين كهكشاني قرار گرفته‌اند. دماي اين نقاط كه تنها توسط تابش ضعيف زمينه كيهاني به جا مانده از مهبانگ و اندك نور ستارگان دوردست گرم مي‌شوند، احتمالا نبايد بيشتر از 3 درجه كلوين باشد.

از آنجايي‌كه تابش زمينه كيهاني با دماي 2.7 درجه كلوين در تمام عالم پراكنده است، ممكن است تصور كنيد كه هيچ جايي نمي‌تواند سردتر از اين دما وجود داشته باشد. اما بر خلاف تصور شما، يك توده گازي به نام سحابي بومرنگ كه 5 هزار سال نوري از زمين فاصله دارد، دمايي تنها برابر 1 درجه كلوين دارد. اين سحابي به سرعت در حال گسترش است كه باعث مي‌شود گاز موجود در آن به طرز موثري سرد شود؛ فرايندي كه مشابه سيستم خنك‌كننده يك يخچال خانگي يا دستگاه تهويه مطبوع است.

با وجود اينكه سحابي بومرنگ به عنوان سردترين جسم طبيعي كشف شده شناخته مي‌شود، جايي بر روي زمين وجود دارد كه در آنجا انسان روي دست طبيعت بلند شده است. در سال 2003 / 1382 دانشمندان موفق شدند در يكي از آزمايشگاه‌هاي موسسه فناوري ماساچوست (ام.اي.تي)، ابري از اتم‌هاي سديم را تا دماي 0.45 نانوكلوين سرد كنند. دمايي كه كمتر از نيم ميليارديم درجه بالاتر از صفر مطلق است و به نظر مي‌رسد كه سردتر از هر دمايي است كه عالم با همه گستردگي خود بتواند كاربردي براي آن داشته باشد.

[Mohammad Aref 120452]

سريع ترين

سرعت امري نسبي است و هيچ استاندارد مطلقي براي سكون در عالم وجود ندارد. شايد بهترين مرجع سرعت تابش زمينه كيهاني باشد كه در تمام عالم پراكنده است. اما سرعت اجسام كيهاني نسبت به اين مرجع چقدر است؟

سرعت امري نسبي است. هيچ استاندارد مطلقي براي سكون در عالم وجود ندارد. شايد نزديك‌ترين مرجع براي اين موضوع تابش زمينه كيهاني باشد كه در تمام عالم پراكنده است. انتقال دوپلر اين تابش در پهناي آسمان -انتقال به آبي در يك جهت و انتقال به قرمز در جهت ديگر- نشان مي‌دهد كه نسبت به تابش زمينه كيهاني، منظومه شمسي ما با سرعتي نزديك به 600 كيلومتر در ثانيه در حال حركت است.

به گزارش نيوساينتيست، كهكشان‌هاي دوردست نيز هر كدام با سرعت متفاوتي حركت مي‌كنند. فضا در همه جا گسترده است: هر چقدر شما به عمق دورتري در فضا خيره شويد، كهكشان‌هايي را كه مي‌بينيد با سرعت بيشتري از شما دور مي‌شوند. اگر به اندازه كافي از زمين دور شويم، كهكشان‌ها با سرعتي نزديك به سرعت نور حركت مي‌كنند. در نتيجه ما نخواهيم توانست آنها را ببينيم، زيرا نور آنها هرگز به ما نخواهد رسيد.

در داخل منظومه شمسي، عطارد، پيام‌آور خدايان، سريع‌ترين سياره است. در حالي‌كه سرعت حركت مداري زمين تنها 30 كيلومتر بر ثانيه است، عطارد با سرعت 48 كيلومتر بر ثانيه در مدار خود حركت مي‌كند. در سال 1976 / 1355 براي نخستين بار، يك مصنوع دست بشر از عطارد پيش افتاد. كاوشگر خورشيدي هليوس2 هنگام گردش خود به دور خورشيد توانست به سرعت 70 كيلومتر بر ثانيه دست يابد. دنباله‌دارهايي كه از فضاي خارجي منظومه شمسي به ديدار خورشيد مي‌آيند، با سرعت 600 كيلومتر بر ثانيه با اين ستاره ملاقات مي‌كنند. اما اين سرعت تضمين براي فرار از دست خورشيد محسوب نمي‌شود: اغلب اين دنباله‌دارها با خورشيد برخورد كرده‌اند و توسط آن بلعيده شده‌اند.

اما در ماوراي مرزهاي كهكشان راه شيري، اجسام عجيب‌تري يافت مي‌شود. در اين مناطق ستارگان فوق‌سريع (Hypervelocity Stars) با سرعت 850 كيلومتر بر ثانيه از كنار كهكشان عبور مي‌كنند. اخترشناسان عقيده دارند كه اين ستارگان، پس از برخوردي نزديك با سياه‌چاله عظيم مركز كهكشان راه‌شيري، به بيرون پرتاب شده‌اند. سياه‌چاله‌ها به دليل نيروي گرانشي عظيمي كه دارند، به مانند قلاب‌سنگ‌هاي كيهاني فوق‌العاده عمل مي‌كنند. برخي از سياه‌چاله‌ها گردبادهاي مغناطيسي توليد مي‌كنند كه فوران‌هاي نازكي از ماده را با بيش از 99 درصد سرعت نور به بيرون پرتاب مي‌كند.

ستارگان نوتروني چرخنده‌اي كه ما آنها را با عنوان تپ‌اختر مي‌شناسيم، جادوي مغناطيسي پرسرعتي را انجام مي‌دهند. تپ‌اخترها مي‌توانند با سرعت 1000 بار در ثانيه به دور خود بچرخند، كه به اين معناست كه سطح آنها با 20 درصد سرعت نور حركت مي‌كند. در فاصله دور از سطح تپ‌اختر، ميدان مغناطيسي ايجاد شده توسط ستاره حتي مي‌تواند سريع‌تر از نور حركت كند. چنين چيزي با قوانين فيزيك در تضاد نيست، زيرا ميدان‌هاي مغناطيسي هيچ نوع انرژي يا اطلاعاتي را حمل نمي‌كنند. اين ميدان‌هاي فوق‌سريع ممكن است منبع ضربان‌هاي پرقدرت و منظم تابش تپ‌اخترها باشند.

حتي اجسام جامد نيز با كمك جاذبه سياه‌چاله‌ها مي‌توانند به سرعت نور برسند. در افق رويداد يك سياه‌چاله، يك سنگ تنها بدون كوچك‌ترين نشانه‌اي ناپديد مي‌شود، اما دو سنگ در دو جهت مختلف ممكن است با هم برخورد كنند. بر اساس محاسبات توموهيرو هارادا از دانشگاه توكيو، چرخش سياه‌چاله باعث به وجود آمدن گردابي در فضاي اطراف مي‌شود و سرعت برخورد اجسام را افزايش مي‌دهد. در نتيجه اگر در نقطه‌اي از عالم دو سنگ به دام يك سياه‌چاله چرخنده سريع بيفتند، ممكن است با سرعتي نزديك به سرعت نور با يكديگر برخورد كنند.

[Mohammad Aref 120452]

چگال ترين

در دما و فشار سطح زمين، چگال‌ترين ماده شناخته شده عنصر فلزي اسميم است كه جرم هر يك سانتي‌مترمكعب آن 22 گرم است. در كيهان اجسام به مراتب چگال تري وجود دارند، اما حد بالاي چگالي در عالم چقدر است؟

در دما و فشار نسبتا كم سطح زمين، چگال‌ترين ماده شناخته شده عنصر فلزي اسميم است كه جرم هر يك سانتي‌مترمكعب آن 22 گرم (هر متر مكعب 22 تن) است. با اين وجود حتي اسميم هم به دليل وجود ابرهاي الكتروني كه هسته اتم‌هاي آن را از هم جدا مي‌كنند، پر از پف‌كردگي است. به طرز مرموزي اين ابرهاي الكتروني حالتي پايدار دارند و حتي فشار عظيم مركز زمين، تنها به ميزان اندكي مي‌تواند اجسام جامد را متراكم كند.

به گزارش نيوساينتيست، هسته فروريخته ستارگان عظيم كه ما آنها را به نام ستارگان نوتروني مي‌شناسيم، داراي فشار به مراتب بيشتري از سطح زمين است. در هسته اين ستارگان، ماده به شكل غيرمتعارف و فوق فشرده‌اي وجود دارد، احتمالا بيشتر به صورت نوترون است كه به همراه تعداد اندكي پروتون و الكترون با فشار پهلوي يكديگر قرار گرفته‌اند. يك مترمكعب از اين فرم «نوترونيوم» ماده در هسته يك ستاره نوتروني، احتمالا 10 به توان 18 كيلوگرم جرم دارد، يعني يك ميليون ميليارد تن.

در هسته ستارگان نوتروني ماده فرضي چگال‌تري هم ممكن است وجود داشته باشد: ماده كواركي؛ حالتي از ماده كه در آن پروتون‌ها و نوترون‌ها به ذرات تشكيل دهنده‌شان تفكيك شده‌اند. با اين وجود مدارك به دست آمده از كشف دو ستاره نوتروني جديد فوق سنگين خلاف اين نظريه هستند. شايد با مطالعه اخترلرزه‌ها بتوان به مداركي دست يافت كه نشان دهد چه چيزي واقعا در قلب يك ستاره نوتروني وجود دارد. اخترلرزه‌ها انفجارهاي تكان‌دهنده‌اي از انرژي هستند و وقتي اتفاق مي‌افتند كه پوسته يك ستاره نوتروني از هم گسيخته مي‌شود.

نوترونيوم يا شايد ماده كواركي، احتمالا چگال‌ترين شكل ماده در كيهان است، اما شايد چگال‌ترين چيزي نباشد كه اجسام از آن ساخته شده‌اند. متراكم كردن بيشتر يك ستاره نوتروني باعث تبديل شدن آن به يك سياه‌چاله مي‌شود. البته همه سياه‌چاله‌ها چگال نيستند: تنها سياه‌چاله‌هاي بزرگي كه افق رويداد آنها بسيار نازك است، چگال محسوب مي‌شوند. يك سياه‌چاله فوق‌سنگين در نزديكي كهكشان M87 وجود دارد كه جرمي 6.4 ميليارد برابر خورشيد دارد، اما چگالي آن تنها 0.37 كيلوگرم بر مترمكعب است كه آن را حتي از هوا هم سبك تر مي‌كند. از طرف ديگر، كوچك‌ترين سياه‌چاله شناخته شده با نام XTE J1650-500 تنها جرمي 3.8 برابر خورشيد دارد، اما چگالي آن بالغ بر 10 به توان 18 كيلوگرم بر مترمكعب است. اگر بتوان يكي از اين سياه‌چاله‌ها را پيدا كرد كه تنها اندكي كوچك‌تر باشد، آنگاه اين سياه‌چاله مي‌تواند از نظر چگال بودن بر ستاره نوتروني غلبه كند.

سياه‌چاله‌هاي ميكروسكوپي ممكن است در طي مهبانگ ايجاد شده باشند، زماني‌كه نوسانات كوانتومي در يك دنياي فوق چگال ممكن است چنان نواحي متراكمي خلق كرده باشد كه باعث درهم شكستن آن ناحيه شده باشد. چنين ميكرو سياه‌چاله‌هايي ممكن است هنوز خودشان را در انفجارهاي ناگهاني پرتوافكني نشان دهند. اگر اين چنين باشد، كشف اين سياه‌چاله‌ها مي‌تواند درك بهتري از مقياس نوسانات كوانتومي جهان اوليه در اختيار دانشمندان قرار دهد.

در داخل افق رويداد يك سياه‌چاله اتفاقات عجيب‌تري رخ مي‌دهد. بر اساس نظريه نسبيت تمام اين جرم در يك نقطه با چگالي بينهايت متمركز مي‌شود، اگرچه احتمالا در چنين مقياسي تئوري موجود ديگر به درستي جواب نمي‌دهد. اين نقطه مرز ملاقات گرانش با دنياي كوانتوم است، جايي كه خط مقدم فيزيك بنيادي امروزي محسوب مي‌شود. محاسبات تئوريك نشان مي‌دهد كه حد بالاي چگالي يك سياه‌چاله برابر 5 ضربدر 10 به توان 96 كيلوگرم بر مترمكعب است، عددي كه چگالي پلانك ناميده مي‌شود. چگال‌ترين چيز عالم هر چه كه باشد، احتمالا از اين مقدار چگال‌تر نخواهد بود.

[Mohammad Aref 120452]

گرد ترين

در قرون وسطي تصور مي‌شد كه كيهان مجموعه‌اي تودرتو از كره‌هاي كامل و شفاف است. امروزه ما مي‌دانيم كه اين تصور درست نيست، اما آيا جايي در عالم وجود دارد كه گردي آن بازتاب كننده ديدگاه كره كامل باشد؟

در اخترشناسي قرون وسطي، تصور مي‌شد كه كيهان مجموعه‌اي تودرتو از كره‌هاي كامل و شفاف است كه دربرگيرنده خورشيد، ماه، سيارات و ستارگان است. امروز ما مي‌دانيم كه فضا به مراتب آشفته‌تر و به هم ريخته‌تر از اين تصورات است، اما آيا جايي در عالم وجود دارد كه بازتاب كننده ديدگاه كره كامل باشد؟

به گزارش نيوساينتيست، سيارات به دليل نيروي جاذبه‌شان تقريبا به شكل كره هستند. اختلاف ارتفاع بزرگ‌ترين برآمدگي زمين و عميق‌ترين گودي آن، يعني فاصله نوك قله اورست تا ته گودال ماريان، تنها كمتر از 0.2 درصد شعاع زمين است. اگر شكل زمين به دليل گردش روزانه آن -كه باعث فرورفتگي قطب‌ها و برآمدگي استواي آن مي‌شود- اندكي حالت پخ‌شدگي نداشت، سياره ما مي‌توانست مثال خوبي از يك توپ بيليارد كيهاني باشد.

زمين در مقايسه با ستارگان نوتروني به طرز وحشتناكي ناهموار است. چگالي عظيم اين ستارگان باعث مي‌شود كه نيروي جاذبه سطحي آنها 200 ميليارد بار قوي‌تر از جاذبه سطحي زمين باشد. چنين نيرويي براي صاف كردن هر چيزي كفايت مي‌كند، اما باز هم اندكي بي‌نظمي وجود خواهد داشت. ارتفاع قله اورست يك ستاره نوتروني احتمالا بيش از 5 ميلي‌متر نخواهد بود. با توجه به اينكه ستارگان نوتروني عموما بين 10 تا 15 كيلومتر قطر دارند، اين ناهمواري كمتر از يك ميليونيم قطر ستاره خواهد بود.

در يك بازه 16 ماهه بين سال‌هاي 2004 و 2005 / 1383 و 1384، دانشمندان توپ‌هاي گرد ساخت خود را به فضا فرستادند كه از نظر گردي با ستارگان نوتروني رقابت مي‌كرد. كاوشگر گرانشي-ب (گراويتي-پروب B) ماهواره‌اي بود كه براي جستجوي انحرافات چارچوب فضا-زمان طراحي شده بود. بر اساس نظريه نسبيت عام اينشتين، جرم زياد زمين بر روي چارچوب فضا-زمان تاثير مي‌گذارد. يكي از اين تاثيرات كشيدگي چارچوب ناميده مي‌شود كه در آن، ساختار فضا به دليل چرخش زمين كش مي‌آيد. كاوشگر گرانشي-ب از چهار ژيروسكوپ استفاده مي‌كرد كه بر روي كره‌هاي كوچك كوارتزي سوار شده بودند. اين كره‌ها چنان صيقل داده شده بودند كه بزرگ‌ترين ناهمواري آنها كمتر از چهار ده‌ميليونيوم (0.4 قسمت در يك ميليون) قطرشان بود.

اما بر اساس نسبيت اينشتين، چيزهاي به مراتب گردتر و هموارتري از اين كره‌هاي ساخت دست بشر نيز وجود دارد. افق رويداد يك سياه‌چاله مشخص كننده ناحيه‌اي است كه هيچ نوري نمي‌تواند از آنجا فرار كند و به چشم ناظر دوردست برسد.

البته افق رويداد واقعا يك سطح نيست و شما نمي‌توانيد با دست كشيدن بر روي آن، گردي و همواري آن را احساس كنيد؛ اما شايد به زودي اخترشناسان قادر باشند تصاويري از افق رويداد يك سياه‌چاله به دست آورند و تصوير روشني از اين سطح كاذب تهيه كنند. سطحي كه احتمالا نزديك‌ترين چيز در طبيعت به گردي كامل است.

مشاهده سقوط ماده به درون افق رويداد مي‌تواند آزمايشي حياتي براي نظريه اينشتين باشد. اگر حتي ذره‌اي گاز در مدارهايي بالاتر از آنچه كه تئوري نسبيت پيش‌بيني مي‌كند مشاهده شود، دانشمندان به نظريه گرانشي جديدي نياز خواهند داشت، اتفاقي كه اگر رخ دهد و سياه‌چاله‌ها افق رويداد مورد انتظار را نداشته باشند، شوك عظيمي براي جامعه علمي خواهد بود.

[Mohammad Aref 120452]

بزرگترین

مشتري بزرگ ترين سياره و خورشيد بزرگ‌ترين جسم منظومه شمسي است. اما آيا مي دانيد بزرگ‌ترين هاي عالم هستي در مقايسه با اين اجسام كدامند؟ فكر مي‌كنيد بزرگ‌ترين ستاره عالم چند برابر خورشيد است؟

در مجموعه مطالبي كه با عنوان «ترين‌هاي كيهاني» تقديم شما شد، داغ‌ترين، تاريك‌ترين، سريع‌ترين و چند نمونه ديگر از ترين‌هاي عالم هستي را به شما معرفي كرديم. در آخرين شماره از اين سري مطالب، شما را با بزرگ‌ترين‌هاي عالم هستي به نقل از سايت نيوساينتيست آشنا خواهيم كرد.

بزرگ‌ترين سياره

مشتري بزرگ‌ترين سياره منظومه شمسي است. مانند تمام سياراتي كه اندازه آنها بالاتر از حد مشخصي است، مشتري نيز يك غول گازي است كه بخش اعظم آن از هيدروژن و هليوم تشكيل شده است. اما سيارات گازي غول‌پيكرتري نسبت به مشتري نيز در كيهان وجود دارند. تا همين چند هفته قبل، بزرگ‌ترين سياره شناخته شده دنيا TrES-4 بود كه در سال 2006 / 1385 كشف شده بود. اين سياره كه در فاصله 1500 سال نوري از زمين قرار دارد، 1.8 برابر مشتري قطر دارد. با اين وجود، TrES-4 نسبت به اندازه خود خيلي سبك است و تنها 88 درصد مشتري جرم دارد. در نتيجه چگالي اين سياره تنها در حدود 0.2 گرم بر سانتي‌متر مكعب است كه حتي از چوب پنبه نيز سبك‌تر است.

اما نتايج مشاهدات اخير اخترشناسان منجر به كشف سياره جديدي شد كه حتي از TrES-4 نيز بزرگ‌تر و عجيب‌تر است. اكنون بزرگ‌ترين غول گازي شناخته شده دنيا سياره فراخورشيدي WASP-17b است، كه قطر آن دو برابر سياره مشتري است. با اين وجود، اين سياره نيز كه در فاصله 1000 سال نوري از زمين قرار دارد، تنها نصف مشتري جرم دارد و حتي از سياره TrES-4 نيز سبك‌تر است. اين كه چطور سياره‌اي مي‌تواند به سبكي WASP-17b و TrES-4 باشد، هنوز يك راز سر به مهر است.

بزرگ‌ترين سازه مصنوعي

در حال حاضر بزرگ‌ترين سازه مصنوعي ساخت دست بشر كه در فضا قرار دارد، ايستگاه فضايي بين‌المللي است. اين سازه مصنوعي 109 متر طول و 370 تن وزن دارد.

بزرگ‌ترين كهكشان

بر اساس مدل استاندارد شكل‌گيري كهكشان‌ها، بزرگ‌ترين كهكشان‌ها غول‌هاي بيضي‌شكل هستند كه كه از برخورد كهكشان‌هاي كوچك‌تر شكل گرفته‌اند. بزرگ‌ترين نمونه شناخته شده، كهكشان عدسي شكل IC 1101 است. اين كهكشان در فاصله يك ميليارد سال نوري و در مركز خوشه كهكشاني Abell 2029 قرار دارد. كهكشان IC 1101 نزديك به 6 ميليون سال نوري پهنا دارد، كه هزاران بار بزرگ‌تر از كهكشان راه‌شيري است.

بزرگ‌ترين حفره

بزرگ‌ترين حفره دنيا يك سياه‌چاله نيست، در عوض فضاي پهناورتري از تاريكي است. بر اساس بررسي‌هاي اخترشناسان و در مقياس‌هاي وسيع، گاهي اوقات كهكشان‌ها در امتداد يك ديوار نامرئي قرار مي‌گيرند و يك فضاي خالي به پهناي چند صد ميليون سال نوري بين آنها به وجود مي‌آيد. بزرگ‌ترين حفره شناخته شده دنيا كه به طرز عجيبي بزرگ است، يك ميليارد سال نوري پهنا دارد و در سال 2007 / 1386 كشف شد. بر اساس يكي از نظريات موجود در اين زمينه، اين حفره باقي‌مانده يك برخورد باستاني با يك جهان موازي است.

بزرگ‌ترين ستاره

بزرگ‌ترين ستاره دنيا، ستاره VY صورت فلكي كلب اكبر است. اين ستاره كه 5000 سال نوري از زمين فاصله دارد، مي‌تواند 8 ميليارد خورشيد را در خود جاي دهد. قطر تقريبي اين ستاره كه در حدود 3 ميليارد كيلومتر است، آن را در زمره ستارگاني قرار مي‌دهد كه تحت عنوان فراغول‌هاي سرخ شناخته مي‌شوند. با اين وجود، قطر اين ستاره مورد بحث و مناقشه اخترشناسان است و برخي اعتقاد دارند كه اين ستاره، يك ابرستاره سرخ است كه تنها 1 ميليارد كيلومتر قطر دارد.