معلومة

اكتشف هابل مقبرة للكواكب

اكتشف هابل مقبرة للكواكب


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

اكتشف تلسكوب هابل الفضائي بقايا صخرية لمواد كوكبية منتشرة بين الغلاف الجوي لاثنين من الأقزام البيضاء في العنقود النجمي Hyades. هذا يشير إلى أن هذين النجمين ربما كان لهما ذات مرة أنظمة كوكبية خاصة بهما والتي واجهت في وقت ما مصيرًا غامضًا.

استخدم جاي فاريهي من جامعة كامبريدج وفريقه مطياف هابل للأصول الكونية (COS) لاكتشاف التوقيع الخافت للكربون والسيليكون في القزمين البيض. تشير نسبة العنصرين إلى أن هذه النجوم "الميتة" تستهلك مادة صخرية لها تركيبة كيميائية مماثلة للأرض.

قال فاريحي: "الشيء الوحيد الذي تعطينا تقنية التلوث القزم الأبيض الذي لن نحصل عليه مع أي تقنية أخرى للكشف عن الكواكب هو كيمياء الكواكب الصلبة". "استنادًا إلى نسبة السيليكون إلى الكربون في دراستنا ، على سبيل المثال ، يمكننا أن نقول في الواقع أن هذه المادة تشبه الأرض بشكل أساسي."

تتشكل الأقزام البيضاء بعد أن استنفدت نجوم مثل شمسنا كل وقودها ، وتوسعت كعملاق أحمر وتفجير سديم كوكبي. القزم الأبيض الذي تُرك وراءه يمكنه البقاء على قيد الحياة لمليارات السنين الأخرى. خلال مرحلة العملاق الأحمر ، فإن أي نظام كوكبي كان يدور في مدار حول النجم سيتعطل بشدة. ستؤدي ضغوط المد والجزر الشديدة للقزم الأبيض المتشكل حديثًا إلى تمزيق أي جسم يدور حوله ، مما يؤدي إلى طحنه إلى الغبار.

تكمن أهمية هذا الاكتشاف الأخير في أنه من خلال تحليل الضوء الصادر عن الأقزام البيضاء ، فإننا لا نستطيع فقط رؤية أدلة على وجود أنظمة كوكبية حول النجوم في مجموعات النجوم ، بل نتطلع أيضًا إلى مستقبل نظامنا الشمسي. في غضون بضعة مليارات من السنين ، ستصبح شمسنا قزمًا أبيض ، وستنضم الأرض ، بالإضافة إلى الكواكب الأخرى في نظامنا الشمسي ، إلى مقابرهم الكوكبية.


    كان أول جسم تم اكتشافه في حزام كويبر هو بلوتو في عام 1930. وقد استغرق الأمر 62 عامًا أخرى حتى عُرف الجسم الثاني. كان لهذا علاقة كبيرة بحقيقة أن أجسام حزام كايبر بعيدة جدًا عن الأرض ومظلمة تمامًا بشكل عام. يمتلك بلوتو سطحًا ساطعًا وعاكسًا ، مقارنةً بالعديد من أجسام حزام كايبر الأخرى ، فضلاً عن حجمه الكبير. جعلت هذه الصفات اكتشاف بلوتو أسهل باستخدام التلسكوبات المتوفرة في أوائل القرن العشرين. في ذلك الوقت ، لم يكن العلماء قد طوروا أفكارًا حول النظام الشمسي الخارجي ، مما يشير إلى أن بلوتو قد يكون لديه الكثير من الشركات. لذلك ، على الرغم من مداره البيضاوي والميل الغريب ، كان من المنطقي في ذلك الوقت التفكير في بلوتو ككوكب.

    تم تسمية حزام كايبر على اسم عالم الفلك جيرارد كايبر ، الذي نشر ورقة علمية في عام 1951 تكهنت بأجسام خارج بلوتو. لم يتنبأ عمل Kuiper في الواقع بتعداد الكائنات التي نلاحظها في المنطقة المسماة باسمه ، أو بشكل حاسم علاقتها مع Neptune. لكنه كان هو وأفكاره معروفين بين علماء الفلك لدرجة أن الفكرة العامة للحزام نُسبت إليه. كما ذكر عالم الفلك كينيث إيدجوورث بإيجاز أشياء خارج بلوتو في أوراق نشرها في الأربعينيات ، وبالتالي يُشار إلى المنطقة أحيانًا باسم حزام إيدجوورث كايبر. تكهن علماء فلك آخرون أيضًا بأنه قد تكون هناك أجسام جليدية غير مكتشفة وراء نبتون ، ولكن لم يتم تأكيد أي منها حتى عام 1992.

    بحلول أوائل التسعينيات ، تمكن العلماء من الوصول إلى أدوات جديدة لم تكن متاحة لمكتشف بلوتو ، كلايد تومبو ، في الثلاثينيات. في عام 1992 ، قام عالما الفلك ديفيد جيويت وجين لو بتوصيل كاميرا CCD بتلسكوب كبير (2.2 متر) في Mauna Kea في هاواي ، واكتشفا بسرعة جسمًا تم تعيينه عام 1992 QB1 ، وسُمي لاحقًا ألبيون. وسرعان ما تبع ذلك العديد من الاكتشافات الأخرى ، حيث تم اكتشاف بضعة آلاف من أجسام حزام كايبر خلال ربع القرن التالي.

    كانت أول مركبة فضائية تدخل منطقة حزام كايبر هي مركبة ناسا بايونير 10 الفضائية ، عندما عبرت إلى الفضاء وراء مدار نبتون في عام 1983. ولكن الزيارة الأولى لجسم في حزام كويبر كانت في يوليو 2015 ، عندما كانت ناسا & # حلقت مركبة الفضاء نيو هورايزونز من 39s بالقرب من بلوتو وأقماره. من المقرر أن تطير New Horizons فوق KBO - 2014 MU69 أخرى (أطلق عليها اسم المهمة & quotUltima Thule & quot) في بداية عام 2019.

    يُعتقد أن قمرين من الكواكب العملاقة من المحتمل أن يكونا أجسامًا تعود أصلها إلى حزام كايبر الذي تم الاستيلاء عليه منذ فترة طويلة. زارت المركبة الفضائية فوييجر 2 التابعة لناسا و # 39s أكبر قمر نبتون و # 39 ثانية في عام 1989 ، بينما زارت مركبة كاسيني التابعة لناسا وكاسيني في عام 2004 ، فويبي ، وهو قمر خارجي صغير لكوكب زحل. في الاتجاه المعاكس للأقمار الأخرى ودوران الكوكب ، وهو مؤشر قوي على أنه من المحتمل أن تكون هذه الأشياء عبارة عن أجسام تم التقاطها وضلت بالقرب من الكواكب.


    نجم الروك للعلوم الكبيرة

    في عام 2014 ، أعاد تلسكوب هابل الفضائي النظر في واحدة من أكثر صوره شهرة وشعبية: أعمدة الخلق لسديم النسر. مع هذه الصور الجديدة يأتي تباين أفضل ورؤية أوضح لعلماء الفلك لدراسة كيفية تغير بنية الأعمدة بمرور الوقت. ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية / هابل

    تم إطلاق التلسكوب الفضائي على متن المكوك ديسكفري قبل 25 عامًا في 24 أبريل ، وقد أحدث ثورة في علم الفلك البصري وفي هذه العملية دخلت الوعي العام كنجم روك كبير للعلوم ، وصورها المذهلة تشاهد كل شيء من كتب القواعد المدرسية إلى أغلفة الألبومات وسترات الكتب ، التقويمات والطوابع البريدية.

    في حين أن التلسكوبات الأرضية الحالية والمخططة الأخرى الأكبر بكثير تدفع حدود علم الفلك أكثر من أي وقت مضى ، فإن سطح التلسكوب الفضائي فوق الغلاف الجوي لا يزال يمنحه ميزة لا مثيل لها.

    وبينما يشارك هابل الفضل في بعض إنجازاته الرئيسية مع المراصد الأرضية ، فإنه يظل ولا يزال في طليعة علم الفلك الحديث بعد ربع قرن من إطلاقه.

    قال عالم فلك هابل آدم ريس ، الذي شارك في جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2011 عن عمله في التحقق من وجود الطاقة المظلمة: "لقد قدمت للتو هذه المساهمات الضخمة. لقد أعادت كتابة الكثير مما نعرفه".

    قال ماريو ليفيو ، عالم الفيزياء الفلكية الذي يعمل مع ريس في معهد علوم تلسكوب الفضاء في حرم جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور ، "لا يوجد مجال في علم الفلك والفيزياء الفلكية حيث لم يساهم هابل بشيء مهم للغاية."


    أهم صورة التقطها تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا

    في وقت لاحق من هذا الشهر ، سيحتفل تلسكوب هابل الفضائي بعيده الثلاثين.

    كشف هابل ، أكثر من أي مرصد آخر في التاريخ ، عن شكل الكون.

    عندما تم إطلاقه لأول مرة ، أدت مشكلة بصريات المرآة إلى إنتاج صور معيبة فقط.

    في أواخر عام 1993 ، تم تركيب معدات جديدة لتصحيح الخلل ، إلى جانب كاميرا محسنة: WFPC2.

    في العام التالي ، شرع العلماء في حملة مراقبة محفوفة بالمخاطر: حقل هابل العميق.

    قاموا بفحص منطقة من السماء كانت تبدو فارغة: بلا نجوم أو مجرات لامعة قريبة.

    لمدة عشرة أيام متتالية ، عبر أطوال موجية متعددة ، لاحظ هابل نفس الرقعة من لا شيء ، وجمع فوتونًا واحدًا في كل مرة.

    عندما تم جمع كل البيانات ، هذا ما رأوه.

    2 تريليون. (آر ويليامز (STSCI) ، فريق HUBBLE DEEP FIELD TEAM و NASA)

    حيث لم يكن هناك شيء معروف من قبل ، تم الكشف عن آلاف المجرات البعيدة والباهتة.

    أحدثت صور مجال هابل العميق هذه ثورة في نظرتنا للكون.

    أدت حملات المراقبة المستقبلية والأدوات المتفوقة اللاحقة إلى تركيز أكبر على الكون.

    كشفت المسوحات العميقة واسعة النطاق ، مثل حقول هابل الحدودية ، عن عناقيد مجرية ضخمة وبعيدة.

    تجاوزت الحقول شديدة العمق والشديدة العمق مجال هابل العميق الأصلي.

    55000 حتى ما يقرب من

    130.000 كلما تم الكشف عن المزيد من الكون. (HUDF09 و HXDF12 TEAMS / E. SIEGEL (معالجة))

    حتى الأسرار البعيدة والأكثر خفوتًا موجودة هناك.

    البعثات المستقبلية ، مثل WFIRST و LUVOIR ، ستكشف عنها.

    يروي فيلم Mostly Mute Monday قصة فلكية بالصور والمرئيات وما لا يزيد عن 200 كلمة. تحدث ابتسامة أقل أكثر.


    عندما حدق هابل في لا شيء لمدة 100 ساعة

    في عام 1995 ، أراد عالم الفلك بوب ويليامز توجيه تلسكوب هابل الفضائي إلى بقعة من السماء مليئة بأي شيء رائع على الإطلاق. لمدة 100 ساعة.

    قال له زملاؤه إنها كانت فكرة رهيبة ، ومضيعة لوقت التلسكوب الثمين. قالوا إن الناس سيقتلون لتلك الفترة من الوقت باستخدام الأداة الأكثر حدة في السقيفة ، وإلى جانب ذلك - لن تكون المجرات البعيدة التي كان ويليامز يأمل في رؤيتها مشرقة بما يكفي ليكتشفها هابل.

    بالإضافة إلى ذلك ، فإن فشل هابل آخر سيكون بمثابة كابوس علاقات عامة. كانت التصورات حول المشروع ، الذي كلف بالفعل عدة مليارات من الدولارات ، كئيبة للغاية. قبل ذلك بوقت ليس ببعيد ، كان رواد الفضاء قد جروا هابل إلى حجرة الشحن لمكوك الفضاء إنديفور وصححوا عيبًا كارثيًا في رؤية التلسكوب الثمين. بعد الإصلاح ، يمكن للعين التي كانت سابقاً في السماء أن ترى النجوم على أنها أكثر من مجرد نقاط ضبابية ضبابية. والآن ، أخيرًا ، حان الوقت للبدء في محو الإحباطات التي سادت سنوات هابل الأولى.

    باستثناء أن التحديق في أي شيء والخروج فارغًا لا يبدو أنه أفضل طريقة للقيام بذلك.

    لكن ويليامز لم يردعها. ولكي أكون صادقًا ، لم يكن من المهم حقًا مدى احتجاج زملائه. بصفته مديرًا لمعهد علوم تلسكوب الفضاء ، كان لديه قدر معين من وقت هابل تحت تصرفه الشخصي. ويوضح قائلاً: "إن لجنة تخصيص التلسكوب لم تكن لتوافق على مثل هذا المشروع الطويل المحفوف بالمخاطر". "لكن بصفتي مديرة ، كان لدي 10 بالمائة من وقت التلسكوب ، ويمكنني أن أفعل ما أريد."

    اشتبه ويليامز في أن التحديق المليار سنة ضوئية قد يلتقط دهورًا من تطور المجرات في إطار واحد ويكشف عن بعض أضعف وأبعد المجرات على الإطلاق. وبالنسبة له ، كانت الملاحظات المحتملة مهمة جدًا وأساسية جدًا لفهم كيفية تطور الكون لدرجة أن التجربة كانت لا تحتاج إلى تفكير ، والعواقب هي اللعنة.

    يقول ويليامز: "يتطلب الاكتشاف العلمي مخاطرة". "وكنت في مرحلة من مسيرتي حيث قلت ،" إذا كان الأمر بهذا السوء ، فسوف أستقيل. سوف أسقط على سيفي ".

    لذلك ، مع وجود وظيفته ربما على المحك ، انطلق ويليامز ، وشكل فريقًا صغيرًا من محترفي ما بعد المستندات ، وفعل تمامًا كما خطط له. لمدة 100 ساعة ، بين 18 و 28 ديسمبر ، حدق هابل في بقعة من السماء بالقرب من مقبض Big Dipper والتي كانت بعرض 1/30 فقط مثل القمر المكتمل. في المجموع ، التقط التلسكوب 342 صورة للمنطقة ، كل منها تعرض لمدة تتراوح بين 25 و 45 دقيقة. تمت معالجة الصور ودمجها ، ثم تلوينها ، وبعد 17 يومًا ، تم نشرها للجمهور.

    اتضح أن "لا شيء" كان محشوًا بالمجرات. أكثر من 3000 منهم خرجوا ، بعضهم عمره حوالي 12 مليار سنة. حلزوني ، إهليلجي ، غير منتظم - أحمر ، أبيض ، أزرق ، أصفر - لطخات الضوء التي قفزت من الصورة المركبة النهائية تسببت في تشقق الكون بطرق لم يكن للعلماء تخيلها.


    المسافة إلى سديم أندروميدا

    في عام 1929 ، نشر هابل ورقته التاريخية عن M31 ، سديم أندروميدا العظيم. بناءً على 350 لوحة فوتوغرافية تم التقاطها في جبل ويلسون ، قدمت دراسته دليلاً على أن M31 هو نظام نجمي عملاق مثل مجرة ​​درب التبانة.

    نظرًا لأن M31 أكبر بكثير من مجال رؤية التلسكوبات 152 و 254 سم (60 و 100 بوصة) في جبل ويلسون ، فقد ركز هابل على أربع مناطق ، تتمحور حول النواة وعلى مسافات مختلفة على طول المحور الرئيسي. بلغ إجمالي المساحة التي تمت دراستها أقل من نصف حجم المجرة ، وظلت المناطق الأخرى غير المستكشفة غير معروفة إلى حد كبير لمدة 50 عامًا. (لم يتم إجراء الدراسات البصرية الشاملة الحديثة للطراز M31 إلا منذ عام 1980 تقريبًا).

    أشار هابل إلى ميزة مهمة ومحيرة لإمكانية حل M31. مناطقها المركزية ، بما في ذلك النواة والانتفاخ النووي المنتشر ، لم يتم حلها بشكل جيد في النجوم ، أحد الأسباب التي جعلت الطبيعة الحقيقية لـ M31 بعيدة المنال في السابق. ومع ذلك ، تم حل الأجزاء الخارجية على طول الأذرع الحلزونية على وجه الخصوص في أسراب من النجوم الباهتة ، والتي شوهدت متراكبة على خلفية هيكلية من الضوء. الفهم الحالي لهذه الحقيقة هو أن المجرات الحلزونية عادة ما يكون لها انتفاخات مركزية تتكون حصريًا من نجوم قديمة جدًا ، وألمعها خافت جدًا بحيث لا يمكن رؤيته على ألواح هابل. لم يقم عالم الفلك الألماني المولد والتر بادي أخيرًا بحل انتفاخ M31 حتى عام 1944. باستخدام لوحات حساسة للون الأحمر وتعريضات طويلة جدًا ، تمكن من اكتشاف ألمع العمالقة الحمراء لهذه الفئة العمرية. يوجد في الأذرع العديد من النجوم الزرقاء الشابة والمشرقة والساخنة ، ويمكن حلها بسهولة. والأكثر سطوعًا هو شديد الإضاءة بحيث يمكن رؤيته حتى باستخدام التلسكوبات متوسطة الحجم.

    كانت أهم اكتشافات هابل هي اكتشافات مجموعة M31 لمتغيرات Cepheid. تبين أن أربعين من المتغيرات الخمسين التي تم اكتشافها هي Cepheids عادية بفترات تتراوح من 10 إلى 48 يومًا. تم العثور على علاقة واضحة بين الفترات واللمعان ، وانحدار العلاقة المتفق عليه مع تلك الخاصة بسحابة ماجلان و NGC 6822. أشارت مقارنة هابل إلى أن M31 يجب أن يكون بعد 8.5 مرة أكثر من سحابة ماجلان الصغيرة (SMC) ، والتي من شأنها أن تشير إلى مسافة مليوني سنة ضوئية إذا تم استخدام مسافة SMC الحديثة (كانت قيمة 1929 التي استخدمها هابل صغيرة جدًا بمقدار الضعف تقريبًا). من الواضح أن M31 يجب أن تكون مجرة ​​كبيرة بعيدة.

    ومن الميزات الأخرى التي تم الإعلان عنها في ورقة هابل مجموعة M31 من المتغيرات الساطعة وغير المنتظمة والمتغيرة ببطء. كان أحد النجوم غير المنتظمة ساطعًا للغاية ، فهو من بين أكثر النجوم لمعانًا في المجرة وهو نموذج أولي لفئة من النجوم عالية اللمعان تسمى الآن متغيرات هابل-سانداج ، والتي توجد في العديد من المجرات العملاقة. تم أيضًا تحليل خمسة وثمانين مستعرًا ، تتصرف جميعها إلى حد كبير مثل تلك الموجودة في مجرة ​​درب التبانة. قدر هابل أن المعدل الحقيقي لحدوث المستعرات في M31 يجب أن يكون حوالي 30 في السنة ، وهو رقم أكده لاحقًا عالم الفلك الأمريكي هالتون سي آرب في بحث منهجي.

    وجد هابل العديد من العناقيد النجمية في M31 ، وخاصة العناقيد الكروية ، والتي قام بتصنيف 140 منها في النهاية. لقد حسم الحجة القائلة بأن M31 كانت مجرة ​​مشابهة لمجرة درب التبانة من خلال حساب كتلتها وكثافتها. باستخدام السرعات التي تم قياسها للأجزاء الداخلية من M31 من خلال العمل الطيفي ، فقد حسب (على أساس المسافة المشتقة من Cepheids) أن كتلة M31 يجب أن تكون حوالي 3.5 مليار ضعف كتلة الشمس. يمتلك علماء الفلك اليوم بيانات أفضل بكثير ، والتي تشير إلى أن الكتلة الكلية الحقيقية للمجرة يجب أن تكون على الأقل 100 مرة أكبر من قيمة هابل ، ولكن حتى هذه القيمة أظهرت بوضوح أن M31 هو نظام هائل من النجوم. علاوة على ذلك ، أظهرت تقديرات هابل لكثافة النجوم أن النجوم في مناطق الذراع الخارجية لـ M31 منتشرة بنفس الكثافة تقريبًا كما هو الحال في نظام مجرة ​​درب التبانة بالقرب من الشمس.


    من اكتشف الكون الآخذ في الاتساع حقًا؟

    إن توسع (أو تقلص) الفضاء هو نتيجة ضرورية في الكون الذي يحتوي. [+] الجماهير. لكن معدل التمدد وكيف يتصرف بمرور الوقت يعتمدان كميًا على ما هو موجود في كونك.

    واحدة من أكثر الحقائق المذهلة في وجودنا هي أن الفضاء نفسه - نسيج الكون نفسه - لا يظل كما هو. تنحني الكتل وتشوه كتلها المتحركة وتغير تموجاتها الطبيعية التي تتدفق عبر الكون بسرعة الضوء. لم يكن المكان والزمان من الخصائص المنفصلة وغير القابلة للتغيير للكون ، ولكنهما مرتبطان معًا في كيان واحد يُعرف باسم الزمكان.

    جاءت إحدى أكبر المفاجآت الكونية في عشرينيات القرن الماضي ، عندما طرح عدد من العلماء فكرة جديدة جذرية: يمكن أن يتغير الفضاء بشكل أساسي من خلال التوسع أو الانكماش بمرور الوقت. لم تكن هذه نظرية `` فطيرة في السماء '' ، لكنها كانت مدعومة بشكل كبير بالبيانات ، والتي أظهرت أنه كلما كانت المجرة أبعد ، بدا أنها تتراجع عنا بشكل أسرع. ليكون متوافقًا مع النسبية العامة لأينشتاين ، كان هذا يعني أن الكون يجب أن يتمدد. من عام 1929 فصاعدًا ، لم ننظر إلى الوراء أبدًا.

    كيف تتطور المادة (في الأعلى) ، والإشعاع (في الوسط) ، والثابت الكوني (السفلي) مع مرور الوقت. [+] الكون المتوسع. لاحظ ، على اليمين ، كيف يتغير معدل التمدد في حالة الثابت الكوني (وهو ما يفعله فعليًا أثناء التضخم ، أو في وجود ثابت كوني) ، فإن معدل التمدد لا ينخفض ​​على الإطلاق ، مما يؤدي إلى التوسع الأسي .

    إي سيجل / ما وراء المجرة

    لأجيال ، هذه القاعدة البسيطة - أن متوسط ​​سرعة جسم بعيد يبدو أنه يبتعد عنا كان متناسبًا مع بعده عنا - كانت تُعرف باسم قانون هابل ، بعد إدوين هابل. يُعرف الثابت الذي يربط سرعة الركود بالمسافة الظاهرة ، حتى اليوم ، باسم ثابت هابل.

    لكن المشكلة ، من منظور التاريخ ، هي أن إدوين هابل نفسه لم يكن أول من اكتشف ذلك. على الرغم من أن هابل نشر ورقة استثنائية في عام 1929 توضح بالتفصيل علاقة الانزياح الأحمر للمسافة وثابت التناسب الذي يربط بينهما ، فإن العلماء البلجيكيين جورج لوميتر ، الذين عملوا بجزء بسيط فقط من بيانات هابل ، فعلوا الشيء نفسه قبل عامين. ونتيجة لذلك ، يسمي علماء الفلك الآن هذه العلاقة بقانون هابل-ليميتر. لكن القصة وراء من اكتشف الكون المتوسع هي أكثر قتامة.

    الرياضيات التي تحكم النسبية العامة معقدة للغاية ، والنسبية العامة نفسها. [+] تقدم العديد من الحلول الممكنة لمعادلاتها. ولكن فقط من خلال تحديد الشروط التي تصف كوننا ، ومقارنة التنبؤات النظرية بقياساتنا وملاحظاتنا ، يمكننا الوصول إلى نظرية فيزيائية.

    يمكنك البدء بألبرت أينشتاين ، الذي طرح لأول مرة نظريته عن النسبية العامة في عام 1915. اختزلت نظرية أينشتاين في الجاذبية إلى قوانين نيوتن عندما كانت المسافات كبيرة والكتل صغيرة ، وقدمت تنبؤات فريدة تتفق مع التجارب والملاحظات - على عكس نيوتن - عندما لم يكونوا كذلك. كان مدار كوكب عطارد هو أول لغز ينتج ، تلاه التنبؤ بضوء النجوم المنحني أثناء كسوف الشمس. حيث فشل نيوتن ، نجح أينشتاين.

    ومع ذلك ، أدرك أينشتاين أن نظريته تنبأت بأن الكون الساكن غير مستقر ، وأنه يجب أن يتوسع أو يتقلص. وبدلاً من قبول هذا التنبؤ القوي ، رفضه أينشتاين بدلاً من ذلك ، على افتراض أن الكون يجب أن يكون ثابتًا. بدلاً من ذلك ، قدم ثابته الكوني للتعويض ، مما أدى إلى ما أشار إليه لاحقًا بأنه "أكبر خطأ فادح" له في جميع الفيزياء.

    لاحظ فيستو سليفر لأول مرة ، أنه كلما كانت المجرة بعيدة ، في المتوسط ​​، كلما لوحظت بشكل أسرع. [+] تنحسر بعيدًا عنا. لسنوات ، ظل هذا يتحدى التفسير ، إلى أن سمحت لنا ملاحظات هابل بتجميع الأجزاء معًا: كان الكون يتوسع.

    فيستو سليفر ، (1917): بروك. عامر. فيل. المجتمع ، 56 ، 403

    حتى قبل أينشتاين ، كانت هناك ملاحظات فيستو سليفر ، والتي كانت مفيدة في الاكتشاف الفعلي لتوسع الفضاء. في أوائل القرن العشرين ، كان سليفر يراقب ما كان يُعرف آنذاك باسم "السدم الحلزونية" بجهاز جديد على تلسكوبه: مطياف. من خلال تحطيم الضوء من هذه المجرات إلى أطوال موجية فردية ، تمكن من تحديد الخطوط الطيفية القادمة من الذرات بالداخل.

    نظرًا لأننا عرفنا كيف تعمل الذرات ، يمكننا قياس التحول المنهجي لهذه الخطوط إلى أطوال موجية مختلفة: أطوال موجية حمراء إذا كانت تبتعد عنا ، وأكثر زرقة إذا كانت تتحرك نحونا. كانت لهذه الحلزونات سرعات أكبر من أن تكون مرتبطة بمجرتنا ، ومعظمها انزياح نحو الأحمر ، وكان بعضها يتحرك أسرع بكثير من الآخرين. أشارت نتائجه إلى أن هذه السدم كانت مجرات خاصة بها ، وكانت في الغالب تنحسر عنا. لكن سليفر لم يضع اللغز كله معًا.

    المصائر المحتملة للكون المتوسع. لاحظ الاختلافات بين النماذج المختلفة في الماضي. [+] فقط الكون الذي يحتوي على طاقة مظلمة يطابق ملاحظاتنا ، والحل الذي تهيمن عليه الطاقة المظلمة جاء من De Sitter طوال الطريق في عام 1917.

    المنظور الكوني / جيفري أو.بينيت ، ميغان أو دوناهو ، نيكولاس شنايدر ومارك فويت

    الشخص التالي الذي قدم مساهمة كبيرة كان ويليم دي سيتر ، الذي أظهر في عام 1917 أنه إذا تخيلت كونًا نسبيًا عامًا يهيمن عليه ثابت آينشتاين الكوني ، فإنه سيتوسع. ما كان أكثر إثارة للقلق هو خصائص التمدد: سيكون بلا هوادة ، ومستمرًا إلى الأبد ، وأسيًا ، مما يعني أنه كلما كان الجسم بعيدًا عنا ، زادت سرعة دفعه بعيدًا عنا.

    على الرغم من عدم وجود أدلة رصد كافية حتى الآن لإثبات أن الكون آخذ في التوسع ، أظهر دي سيتر أن النسبية العامة ، حتى كما تخيلها أينشتاين ، يجب أن تؤدي إلى التوسع. (وربما أكثر من ذلك ، يبدو أن نوع التوسع الذي وصفه دي سيتر موجود في كوننا اليوم: في شكل طاقة مظلمة.)

    معادلة فريدمان الأولى ، كما هو مكتوب تقليديًا اليوم (بالتدوين الحديث) ، حيث اليسار. [+] تفاصيل الجانب معدل تمدد هابل وتطور الزمكان ، والجانب الأيمن يشمل جميع الأشكال المختلفة للمادة والطاقة ، جنبًا إلى جنب مع الانحناء المكاني. يُطلق على هذه المعادلة الأكثر أهمية في علم الكونيات ، وقد اشتقها فريدمان بشكل أساسي في شكلها الحديث في عام 1922.

    في عام 1922 ، نشر الفيزيائي ألكسندر فريدمان منشورًا رائعًا: حل النسبية العامة في حالة كون واقعي. لأول مرة ، كان هناك حل لكون ممتلئ بشكل موحد "بالأشياء". يمكن أن تكون هذه الأشياء مادة أو إشعاعًا أو انحناءًا مكانيًا أو ثابتًا كونيًا أو أي شيء آخر يمكن تخيله.

    ما وجده كان ، في جميع الحالات ، أن الكون إما أن يتمدد أو يتقلص. إذا كان كونك ممتلئًا بالأشياء - أو حتى لو كان فارغًا تمامًا ، كما أوضح فريدمان - فإن الكون الثابت غير مستقر. بالنظر إلى ملاحظات سليفر والحجج الأخيرة لهبر كيرتس في المناقشة الكبرى عام 1920 ، كان للكون المتوسع دعم نظري ورصدي وراءه.

    كانت هذه الصورة التي ترجع لعام 1887 للسديم العظيم في أندروميدا أول صورة تظهر الهيكل المسلح الحلزوني. [+] من أقرب مجرة ​​كبيرة لمجرة درب التبانة. حقيقة أنه يبدو أبيض تمامًا هو أنه تم التقاطه ببساطة في ضوء غير مرشح ، بدلاً من النظر باللون الأحمر والأخضر والأزرق ، ثم إضافة هذه الألوان معًا. لم تتغير جميع الميزات التي يمكن تحديدها من هذه الصورة خلال 131 عامًا منذ تكوينها ، على الرغم من وجود نجوم متغيرة وأحداث عابرة ، مثل المستعرات المستعرات والمستعرات الأعظمية ، والتي تحدث على ما يبدو بشكل عشوائي.

    ومع ذلك ، فقد انقلب كل شيء رأساً على عقب منذ 95 عاماً: عندما قدم إدوين هابل ربما أهم ملاحظة في تاريخ علم الفلك. كان يبحث عن النجوم المتوهجة ، التي اعتقد أنها مستعرات ، في السديم العظيم في أندروميدا. كشف التصوير الفوتوغرافي في عام 1887 عن البنية الحلزونية لأندروميدا ، وكان هابل يقيس هذه المستعرات في محاولة لفهم المسافة إلى أندروميدا. وجد واحدة ، ثم ثانية ، ثم ثالثة.

    ثم حدث اللافت للنظر: وجد رابعًا ، في نفس المكان تمامًا مثل الأول. مع العلم أنه من المستحيل إعادة شحن nova بهذه السرعة ، قام بحماس بشطب "N" لـ nova وكتب "VAR!" بالقلم الأحمر والأحرف الكبيرة. بسبب عمل Henrietta Leavitt السابق على النجوم المتغيرة ، كان قادرًا على حساب المسافة إلى أندروميدا ، وخلص إلى أنها كانت أبعد بكثير من أي شيء آخر في مجرة ​​درب التبانة. لقد كانت مجرتنا الخاصة. هكذا كانت كل اللوالب.

    كان هذا هو الدليل الأساسي الذي جمع كل ذلك معًا ، وفتح الكون المتوسع.

    اكتشاف هابل لمتغير Cepheid في مجرة ​​المرأة المسلسلة ، M31 ، فتح لنا الكون. [+] يعطينا أدلة الرصد التي نحتاجها للمجرات خارج مجرة ​​درب التبانة والتي تؤدي إلى توسع الكون.

    E. Hubble و NASA و ESA و R. Gendler و Z. Levay وفريق Hubble Heritage

    ذهب هابل ، جنبًا إلى جنب مع مساعده ، ميلتون هيوماسون ، لجمع المزيد من البيانات عن النجوم المتغيرة في المجرات الحلزونية ، مما سمح لهم بتحديد المسافة إلى هذه الأجسام. بحلول أواخر العشرينيات من القرن الماضي ، كان لديهم عدد كافٍ من المجرات بحيث يمكن لأي عالم يولِع اهتمامًا كافيًا لجميع الأعمال الموجودة هناك ، ويجمع الأدلة المناسبة ، أن يجمع العلاقة بين المسافة والانزياح الأحمر للمجرات. لو كنا قد عرفنا كل هذا في ذلك الوقت ، كان بإمكاننا أن نستنتج أن الكون نفسه يتوسع.

    تاريخيًا ، كان جورج لوميتر أول من وصل إلى هناك في عام 1927. ولكن كان منشوره باللغة الفرنسية وفي مجلة غامضة لم يكتشفه سوى قلة من الناس في ذلك الوقت. قام العالم الأمريكي هوارد روبرتسون أيضًا بتجميع القطع معًا بشكل مستقل في عام 1928 ، وخلص إلى أن الكون يتوسع ويحسب معدل التوسع البدائي. ولكن ، بالاستناد إلى مجموعة أكبر من البيانات ، نشر هابل عمله الرائع في عام 1929 ، وحصل على نصيب الأسد من الفضل.

    الملاحظات الأصلية لعام 1929 لتوسع هابل في الكون ، تلاها لاحقًا. [+] ملاحظات أكثر تفصيلاً ، ولكنها غير مؤكدة أيضًا. يُظهر الرسم البياني لهابل بوضوح علاقة مسافة الانزياح إلى الأحمر مع البيانات المتفوقة لأسلافه ومنافسيه ، حيث تذهب المكافئات الحديثة إلى أبعد من ذلك بكثير.

    روبرت بي كيرشنر (على اليمين) ، إدوين هابل (على اليسار)

    في الآونة الأخيرة ، تمت إعادة تسمية ما كان يُعرف منذ أجيال باسم "قانون هابل" باسم قانون هابل-لوميتري. لكن لا ينبغي أن يكون الهدف هو منح الفضل للأفراد الذين ماتوا لأجيال ، ولكن بدلاً من ذلك ، يجب أن يفهم الجميع كيف نعرف القواعد التي تحكم الكون وما هي عليه. أنا ، على سبيل المثال ، سأكون سعيدًا تمامًا لإسقاط جميع الأسماء من جميع القوانين الفيزيائية الموجودة هناك ، وببساطة أن أشير إليها كما هي: علاقة الانزياح الأحمر للمسافة. لم يكن عمل شخص واحد أو شخصين هو ما أدى إلى هذا الاختراق في اكتشاف الكون المتوسع ، ولكن من بين جميع العلماء الذين أسماؤهم هنا والعديد من العلماء الآخرين أيضًا. في نهاية المطاف ، فإن معرفتنا الأساسية بكيفية عمل الكون هي المهمة ، وهذا هو الإرث النهائي للبحث العلمي. كل شيء آخر هو مجرد شهادة على الضعف البشري بالكامل المتمثل في الإمساك بالمجد عبثًا.


    كميات هائلة من البيانات

    ساعدت صور هابل في تحديد عمر الكون ، والذي يشير معدل توسع النجوم النابضة فيه إلى حوالي 13 مليار إلى 14 مليار سنة.

    التقط هابل أيضًا صورًا للعديد من المجرات القديمة ، في جميع مراحل التطور ، وبالتالي يتيح للعلماء الرجوع إلى الأيام الماضية لكون ناشئ ومتطور.

    كان للتلسكوب أيضًا دور فعال في اكتشاف الطاقة المظلمة ، وهي قوة غير معروفة ولكنها موجودة في كل مكان وتعمل ضد الجاذبية وتساهم في التوسع المستمر للكون.

    يقيس هابل أيضًا الغلاف الجوي للكواكب خارج نظامنا الشمسي ، مستكشفًا تكويناتها وبناء البيانات التي يمكن أن تساعد يومًا ما في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض.

    على الرغم من الإنجازات العديدة التي حققها هابل ، فمن المحتمل أن يقترب من نهاية حياته. ومن المقرر أن يتم تقديم التلسكوب لآخر خدماته الدورية في مايو 2009. ومن المقرر إطلاق تليسكوب جيمس ويب الفضائي في عام 2013.

    ستدور الأداة الجديدة على مسافة أبعد بكثير من الأرض (940.000 ميل / 1.5 مليون كيلومتر) - من الأفضل أن تتعمق أكثر عبر غبار الفضاء في التكوينات المبكرة للنجوم والأنظمة الشمسية والمجرات.


    الانزياح الأحمر وقانون هابل

    بالنسبة للأجسام البعيدة جدًا (أكثر من مليار سنة ضوئية) ، لا تعمل أي من الطرق المذكورة أعلاه. يجب على العلماء الانتقال من الملاحظة المباشرة إلى استخدام الملاحظات جنبًا إلى جنب مع النظرية. تستند النظرية المستخدمة لتحديد هذه المسافات الكبيرة جدًا في الكون إلى اكتشاف إدوين هابل أن الكون يتمدد.

    في عام 1929 ، أعلن إدوين هابل أن جميع المجرات تقريبًا بدت وكأنها تبتعد عنا. في الواقع ، وجد أن الكون يتمدد - مع ابتعاد كل المجرات عن بعضها البعض. لوحظت هذه الظاهرة على أنها انزياح أحمر في طيف المجرة. يبدو أن هذا الانزياح نحو الأحمر أكبر بالنسبة للمجرات الخافتة ، وربما أبعد من ذلك. ومن ثم ، كلما كانت المجرة أبعد ، زادت سرعة انحسارها عن الأرض. يمكنك رؤية هذا الاتجاه في بيانات هابل الموضحة في الصور أعلاه. يمكن التعبير عن سرعة المجرة رياضيًا كـ

    حيث v هي السرعة الخارجية الشعاعية للمجرة ، و d هي مسافة المجرة من الأرض ، و H هي ثابت التناسب الذي يسمى ثابت هابل.

    لا تزال القيمة الدقيقة لثابت هابل غير مؤكدة إلى حد ما ، ولكن يُعتقد عمومًا أنها تبلغ حوالي 65 كيلومترًا في الثانية لكل ميجا فرسخ في المسافة. (A megaparsec تعطى بواسطة 1 Mpc = 3 × 10 6 سنوات ضوئية). هذا يعني أن مجرة ​​على بعد 1 ميغا فرسخ ستبتعد عنا بسرعة 65 كم / ثانية ، في حين أن مجرة ​​أخرى على بعد 100 ميغا فرسخس سوف تنحسر بمئة ضعف هذه السرعة. لذا ، يعكس ثابت هابل ، بشكل أساسي ، المعدل الذي يتوسع به الكون.

    إذن لتحديد مسافة جسم ما ، نحتاج فقط إلى معرفة سرعته. يمكن قياس السرعة بفضل انزياح دوبلر. من خلال أخذ طيف جسم بعيد ، مثل المجرة ، يمكن لعلماء الفلك رؤية تحول في خطوط طيفه ومن هذا التحول يحدد سرعته. بوضع هذه السرعة في معادلة هابل ، فإنهم يحددون المسافة. لاحظ أن طريقة تحديد المسافات هذه تعتمد على الملاحظة (التحول في الطيف) وعلى النظرية (قانون هابل). إذا كانت النظرية غير صحيحة ، فإن المسافات المحددة بهذه الطريقة كلها هراء. يعتقد معظم علماء الفلك أن قانون هابل صحيح بالنسبة لمجموعة كبيرة من المسافات في الكون.

    وتجدر الإشارة إلى أنه على المقاييس الكبيرة جدًا ، تتنبأ نظرية أينشتاين بالانحرافات عن قانون هابل الخطي الصارم. يعتمد مقدار الانطلاق والنوع على قيمة الكتلة الكلية للكون. وبهذه الطريقة ، يمكن لمخطط سرعة الركود (أو الانزياح الأحمر) مقابل المسافة ، وهو خط مستقيم على مسافات صغيرة ، أن يخبرنا عن الكمية الإجمالية للمادة في الكون وقد يوفر معلومات مهمة حول المادة المظلمة الغامضة.


    بداية صغيرة وساخنة

    عندما بدأ الكون ، كان الجو حارًا وصغيرًا حبيبات مختلطة مع ضوء و طاقة. لم يكن مثل ما نراه الآن. مع توسع كل شيء واحتلال مساحة أكبر ، يبرد.

    تجمعت الجزيئات الصغيرة معًا. شكلوا ذرات. ثم تجمعت تلك الذرات معًا. مع مرور الوقت ، اجتمعت الذرات لتتشكل النجوم و المجرات.

    خلقت النجوم الأولى ذرات أكبر ومجموعات من الذرات. أدى ذلك إلى ولادة المزيد من النجوم. في الوقت نفسه ، كانت المجرات تتحطم وتتجمع معًا. كما كانت تولد النجوم الجديدة وتموت ، ثم أشياء مثل الكويكبات والمذنبات والكواكب ، و الثقوب السوداء تشكلت!


    شاهد الفيديو: اليابان ترصد شروق الأرض على سطح القمر Earth rise on Moon by KAGUYA (قد 2022).