جهان ما چقدر بزرگ است ؟

با مطالعه این مطلب خواهیم دید که کره زمین ما در مقابل عظمت جهان حتی اندازه ی یک اتم هم نیست....

شبها ما به آسمان نگاه می کنیم و فکر می کنیم وقتی صحبت از ستاره ها و کهکشانهای دوردست می شود همین هایی هست که می بینیم، در حالی که این ستارگان ، ستاره های کهکشان راه شیری هستند که تنها ما بخش کوچکی از آنها رو می توانیم ببینیم....

هرگز ممکن نیست که ما بتوانیم  یک تصویر واقعی از بزرگی جهان ، در ذهن خود تجسم کنیم. ما نه تنها نمی دانیم جهان چقدر بزرگ است ، بلکه تصور بزرگی آن را هم نمی توانیم بکنیم....

اکنون بیاییم و از زمین شروع کنیم .

قبل از اینکه وارد بحث اصلی شویم با چند اصطلاح و مفهوم نجومی آشنا می شویم:

سرعت نور :

می دانیم که در دنیای مادی سریعترین و بالاترین سرعتی که وجود داره ، سرعت نوره سرعت نور برابر است با 300 هزار کیلومتر در ثانیه، یعنی نور در هر ثانیه می تواند مسیری به اندازه ی 300 هزار کیلومتر رو طی کنه....

 

خورشید که 150 میلیون کیلومتر از زمین فاصله دارد نورش بطور میانگین در 8 دقیقه و 19 ثانیه به زمین میرسد...

سریعترین وسیله ای که بشر تابحال ساخته مربوط میشه به موشک ها و شاتل های فضایی که حتی از هواپیماهای جت جنگی هم سرعت بیشتری دارند، سرعت این فضاپیماها حول حوش 100 هزار کیلومتر در ساعته ، دقت کنید در ساعت! اگر بخواهیم سرعت سریعترین وسیله ای که بشر تابحال ساخته به ثانیه بگیم میشه تقریبا 28 کیلومتر در ثانیه !

 حال 28 کیلومتر در ثانیه رو مقایسه کنید با سرعت نور 300000 کیلومتر در ثانیه! ما هنوزحتی تا به امروز نتوانستیم مقدار سرعت در ثانیه رو سه رقمی کنیم!

آیا واقعا بشر روزی خواهد توانست وسیله ی پرنده ای بسازد که با سرعت نور حرکت کند ؟

 در خوشبینانه ترین حالت برای ساخت چنین وسیله ای فارغ از هزینه های زیاد آن (یکی از دلایل ناسا برای عدم ارسال فضانورد به ماه  در سالهای اخیر، هرینه های بسیار زیاد این سفرها اعلام شده) ، برای رسیدن به سرعت نور و ساخت وسیله ای که بتواند با سرعت نور حرکت کند باید منبع سوخت این وسیله پایان ناپذیر و بی نهایت باشد مانند خورشید، چون دیگر سوختهای فسیلی جوابگوی این سرعت نخواهند بود....

زمانی که سرعت جسمی به سرعت نور نزدیک می‌شود، جرم آن به شدت افزایش می‌یابد اگر جسمی با سرعتی برابر نور حرکت کند، جرم آن و انرژی مورد نیاز برای حرکت دادن آن بی‌نهایت می‌شود. از این رو است که هیچ جسم معمولی قدرت حرکت کردن سریعتر از سرعت نور را ندارد.

نظریه‌ی نسبت خاص هم عملاً احتمال سفر با سرعتی بالاتر از سرعت نور را درون فضا – زمان را منتفی می‌کند و به نظر می‌رسد این محدودیتی است که برای جهان وضع شده است. البته ایده‌های متعددی درباره‌ی اینکه چگونه می‌توان این مرز را شکست ( به طور کاملاً نظری ) وجود دارد. برخی از این موارد دربردارنده‌ی ایده‌های صرفا علمی – تخیلی هستند و در عمل کاربردی ندارند.....

  ماده تنها در صورتی ممکن است با سرعت نور حرکت کند که اصول اساسی حاکم بر کیهان که بوسیله اینشتین کشف شد نادرست شناخته شود، امری که کمترین فیزیکدانی انتظار آن را دارد.

بنابراین شانسی برای شکستن رکورد سرعت در کیهان نخواهیم داشت، مگر در صورتی که یک فوتون نوری باشیم....

همچنین سرعت نور در فضا ثابت نیست ، اگر سرعت ثابتی داشت می بایست تا بی نهایت به حرکت خود ادامه می داد اما می بینیم که برد نور تا بی نهایت نیست حتی در خلا! چون اگر بی نهایت بود اکنون کل کاینات روشن بود (حاصل از نور هزاران هزار ستاره) پس می شود گفت نور دارای شتابی کندشونده است پس باید عاملی مانند اصطکاک از شتاب و سرعت آن بکاهدو در نتیجه آن را متوقف کند.

اما میدانیم در خلا اصطکاک وجود ندارد! پس چه چیز مانع حرکت نور با همان سرعت می شود؟ شاید ماده ی تاریک...

ماده تاریک در ستاره شناسی و کیهانشناسی، ماده ای فرضی است که چون از خود  (نور) (امواج الکترومغناطیسی) گسیل یا بازتاب نمی‌کند، نمی‌توان آن را مستقیماً دید اما از اثرات گرانشی موجود بر روی اجسام مرئی، مانند ستاره‌ها و کهکشان‌ها، می‌توان به وجود آن پی برد. درک و تجسم ماده تاریک آسان نیست اما در دانش ستاره شناسی حائز اهمیت است...

پس اگر حتی ما قادر باشیم با سرعت نور در فضا حرکت کنیم سرعت ثابتی نخواهیم داشت بلکه این سرعت کاهنده خواهد بود....

 سال نوری :

سال نوری طبق تعریف برابر است با مسافتی که نور در خلاء در مدت یک سال طی می‌کند.یک سال برابر است با 365.25 روز که هر روز معادل 86400 ثانیه می‌باشد، که با احتساب تعریف سرعت نور به مقدار  299792458 متر بر ثانیه (تقریبا 300000 کیلومتر در ثانیه) مقدار مسافت سال نوری معادل    10¹⁵ * 9.461 متر یا 9461 میلیارد کیلومتر خواهد بود.

حرکت با سرعت نور

 حال فرض کنیم بشر توانست چنین سوخت بی نهایتی رو تامین کند و با پیشرفت علم و تکنولوژی موفق شد وسیله ای بسازد که با سرعت نور حرکت کند.

اکنون ما سفینه ای داریم که می تواند با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه مسیر طی کند یعنی این سفینه اگر ثانیه ی اول در ایستگاه پرتاب روی زمین باشد ثانیه ی دوم باید در نقطه ای برابر با 30 برابر جو زمین قرار بگیرد ،البته ارتفاع جو زمین در همه ی نقاط ثابت نیست و متغییره ، اگر آخرین ارتفاع  جو که 10000 کیلومتره در نظر بگیریم میشه 30 برابر فاصله ی زمین تا انتهای جو، به عبارت دیگر 30 تا جو زمین را روی هم بگذاریم می رسیم به نقطه ای که فضاپیما در ثانیه ی دوم باید در آن نقطه باشد.

مثال دیگری می زنم تا به میزان سرعت نور، بهتر پی ببریم :

فاصله ماه تا زمین حدود ۳۸۴۴۰۰ کیلومتره ، اگر با این فضاپیمای نوری قصد سفر به ماه رو داشته باشیم ، چنانچه ثانیه ی اول روی سطح زمین باشیم ، ثانیه ی 2.3 دهم روی سطح ماه خواهیم بود! ( یعنی به اندازه ی شمردن یک ! دو! )

البته همان طوری که می دانیم فعلا ما با ابزارهای امروزی تنها توانسته ایم به کره ی ماه سفر کنیم  و حتی در سالهای آتی سفر به مریخ هم یکطرفه و بی بازگشت خواهد بود!

هنگامی که به آسمان شب و پر ستاره نگاه می کنیم، با چشم غیر مسلح شمارش هزاران ستاره ی آسمان شب بسیار سخت است. چند عدد ستاره در جهان وجود دارد؟ آیا قادر به شمارش آنها هستید؟

چشم انداز ایده آل و قابل دسترس، با چشم غیر مسلح در آسمان تاریک ستاره های قدر ۶ میباشد. برای دیدن و شمارش دقیق تعداد کل ستاره ها، نیاز به سفر به هر دو نیمکره شمالی و جنوبی زمین دارید. اما از آنجا که تنها بخشی از آسمان را از هر بخش از زمین قابل مشاهده است این کار بسیار سخت است. اگر شما به آسمان کاملا تاریک دسترسی دارید و می توانید به هر دو نیمکره شمالی و جنوبی سفر کنید، شما قادر به مشاهده ی تعداد ۹ هزار ستاره خواهید بود.

اما با یک دوربین دو چشمی خوب، این تعداد به حدود ۲۰۰ هزار میرسد، و شما می توانید ستاره های قدر ۹ را مشاهده کنید. با یک تلسکوپ کوچک، قادر خواهید بود ستاره های قدر ۱۳ را هم مشاهده کنید و این تعداد به ۱۵ میلیون ستاره می رسد. و رصدخانه های بزرگ می تواند به راحتی میلیاردها ستاره را مشاهده کنند…..

حالا با فضاپیمایی که سرعتی برابر نور داره می خواهیم در جهان گردش کنیم!

نزدیکترین ستاره به زمین بعد از خورشید در کهکشان راه شیری ، ستاره ای با نام پروکسیما_قنطورس. این ستاره 40500 میلیارد کیلومتر از زمین فاصله داره به عبارت دیگر 4 سال نوری.

 اگر ما با سرعت نور حرکت کنیم بعد از 4 سال به این ستاره خواهیم رسید! و اگر بخواهیم دوباره به زمین برگردیم 4 سال دیگر زمان خواهد برد! پس سفر به نزدیکترین ستاره بدون توقف ، 8 سال زمان خواهد گرفت....

برای ادامه ی بحث ابتدا بهتره نگاهی به کهکشان ها داشته باشیم:

کهکشان‌ها سامانه‌هایی بزرگ و با اندازه و مرزی مشخّص هستند که از ستاره ها، سیاره ها ، منظومه ها ، بقایای ستاره‌نماها (شبه ستاره‌ها(، ماده تاریک، گازها و گرد غبارهای میان ستاره‌ای که با نیروهای گرانشی به گرد هم آمده‌اند، تشکیل یافته‌اند. کوچکترین کهکشان‌ها دارای پهنایی برابر با چند صد سال نوری، شامل نزدیک به ۱۰ میلیون ستاره هستند. بزرگترین کهکشان‌ها تا 6 میلیون سال نوری پهنا دارند و شامل بیش از ۱۰۰۰۰۰ میلیارد (صد هزار میلیارد) ستاره هستند.

کهکشان راه شیری کهکشانی است که ما زمینیان در آن زندگی می‌کنیم. و منظومه ی خورشیدی ما هم در گوشه ای از آن قرار گرفته که از فاصله ی انتهای کهکشان ، خورشید ما دیده نمی شود! (خورشیدی که یک میلیون کره زمین را می توان در آن جای داد ) حالا فاصله ی خارج از کهکشان بماند!

تصویری از کهکشان راه شیری ، منظومه شمسی ما با سیاراتش با Our Sun مشخص شده

در کهکشان راه شیری تخمین زده می شود که بالای ۴۰۰ میلیارد ستاره وجود دارد ، دورترین ستاره ها در این کهکشان 100 هزار سال نوری با زمین فاصله دارند یعنی اگر بخواهیم با همان فضاپیمای سریع السیر خود (با سرعت نور) به این ستاره ها سر بزنیم  100 هزار سال طول میکشه تا برسیم و قطعا اگر بخواهیم برگردیم به زمین میشه 200 هزار سال!

 تاریخ مکتوب بشری(تقویم میلادی) 2014 ساله! اگر از زمان حضرت عیسی با این سفینه ی نوری حرکت کرده بودیم به نظرتان الان کجای مسیر بودیم؟

حال می خواهیم از کهکشان خودمان خارج بشویم و به کهکشان های دیگر هم سری بزنیم، ولی قبل از آن باید به چند سوال پاسخ داد ، به نظرتان چه تعداد کهکشان در جهان وجود دارد؟

 به گفته ستاره شناسان، عدد مشخصی نمی توان گفت ولی بیش از ۱۷۰ میلیارد کهکشان در جهان قابل مشاهده برای ما وجود دارد، که در فضا و جهات مختلف از ما واقع شده اند. اگر تعداد ستاره ها ی کهکشان ما را در تعداد کهکشان های قابل رویت جهان ضرب کنیم، به عدد ۲۴^۱۰ ستاره می رسیم.

کهکشانهای معلق در فضا که از فاصله ی دور به اندازه ی یک ستاره دیده می شوند

170 میلیارد کهکشان که تا به حال دیده شده همانند کهکشان ما ، خود شامل خوشه های کهکشانی ، منظومه ها ، ستاره ها ، سیاره و سیارک ها و قمرها (ماه ها) و .... هستند.

بزرگترین ستاره ی رصد شده تا به امروز کدام ستاره است ؟

VY Canis Majoris بزرگترین ستاره ای است که تاکنون شناسایی شده است. این ستاره از خانواده ستارگان مشهور به "غول های قرمز" می باشد. قطر این ستاره 2000 بار بزرگ تر از خورشید است اگر شما  ستاره VY Canis Majoris  را جایگزین خورشید منظومه شمسی نمایید، تنها شعاع آن از سیاره زحل عبور می کرد! (برای مقایسه اندازه آن با خورشید به تصویر مقابل نگاه کنید )

خورشید ما در مقابل این ستاره دیده نمی شود ، کادر بزرگ زوم شده ی کادر کوچک است

بزرگترین کهکشان رصد شده هم ابر-کهکشان IC1101 می باشد. اندازه آن 6 میلیون سال نوری می باشد و این در حالیست که کهکشان راه شیری دارای اندازه ای تنها معادل 100هزار سال  نوری است.

کهکشان z8_GND_5296 دورترین کهکشان یافت شده تا به امروز

حال می خواهیم به دورترین کهکشان رصد شده تا به امروز سفر کنیم ، دورترین کهکشان جهان در فاصله ۳۰ میلیارد سال نوری با زمین با نام z8_GND_5296 می باشد ،برای اینکه نور این کهکشان به ما برسد ۱۳.۱ میلیارد سال در سفر بوده است ، این کهکشان دور با استفاده ازتلسکوپ فضایی هابل کشف شده است و فاصله آن توسط رصدخانه زمینی کک در هاوایی تأیید شده است.

برای سفر به این کهکشان ، (البته با همان سفینه ی نوری که داریم) 30 میلیارد سال زمان نیاز داریم ، همان طور که می دانیم عمر کره زمین حدودا 4.5 میلیارد ساله ، اگر قبل از خلقت کره زمین وجود داشتیم و با فضاپیمای نوری راه افتاده بودیم به نظرتان الان تا کجای مسیر رفته بودیم و چند سال  طول می کشید تا به آنجا برسیم؟ اگر بعد از رسیدن به آنجا قصد بازگشت به زمین داشتیم چند سال طول می کشید ؟ 60 میلیارد سال؟!

طبق نظر کارشناسان و منجمان تا آخر این دهه باید انتظار کشف کهکشانهای بسیار بیشتر در فواصل بسیار دورتر را هم داشته باشیم.

 امشب که به آسمان نگاه می کنیم با دید تازه ای به پهنه ی بیکران فضا و جهان  نگاه خواهیم کرد و همان دید قبلی چند دقیقه ی پیش را نخواهیم داشت....

منبع : http://majholat.blogfa.com