تعقیب حرکت ستارگان در آسمان

بیگ بنگ: آسمان شب، آسمان شب است. صور فلکی که در کودکی فرا گرفته اید همانی است که امروز می بینید. گذشتگان نیز به ثابت بودن صور فلکی پی برده بودند. هر چند نام های متفاوتی برای آنها برگزیده بودند اما در نهایت ما همان چیزی را در آسمان می بینیم که آنها می دیدند. اما با مشاهده انیمیشن حرکت کهکشانها، خصوصا انیمیشن تصادم کهکشانها با یکدیگر، متوجه می شویم که ستارگان مانند زنبورهای خشمگین، وز وز کنان به این سو و آن سو پرتاب می شوند. ما می دانیم که ستارگان می توانند متحرک باشند اما چرا متوجه حرکت آنها نمی شویم؟ سرعت ستارگان چقدر است و آیا اصلا قادر به محاسبه سرعت ستارگان هستیم؟

به گزارش بیگ بنگ، بطور قطع ستارگان حرکت می کنند. فقط فاصلۀ زیاد درک حرکت آنها را برای ما دشوار کرده است. ستاره شناسان برای صدها سال به مطالعه موقعیت ستارگان پرداخته اند. سابقه ی آسترومتری (مطالعه ی موقعیت و حرکت ستارگان) به ۱۹۰ سال قبل از میلاد بر می گردد. زمانی که هیپارخوس ستاره شناس یونان قدیم برای اولین بار کاتالوگی از موقعیت ۸۵۰ ستاره از روشن ترین ستارگان آسمان ایجاد کرد. شاگرد او بطلمیوس با دنبال کردن کارهای او و مشاهدات خود از آسمان شب، مدرک مهمی از خود بر جای گذاشت: کتاب المجسطی یا رساله بزرگ.

در کتاب المجسطی، بطلمیوس با شرح حرکت ماه، خورشید، سیارات و ستارگان در کره های کریستالی هم مرکز که همگی به دور زمین می چرخند تئوری خود مبنی بر جهان ِ زمین مرکز را ارائه داد. بی شک او در اشتباه بود اما نمودارها و جداول او بسیار دقیق بودند و به اندازه گیری موقعیت و شدت روشنائی بیش از هزار ستاره پرداخته بود. هزار سال بعد ستاره شناسی ایرانی به نام عبدالرحمن صوفی با به کارگیری اسطرلاب اندازه گیری دقیق تری از ستارگان آسمان انجام داد.

نسخه چاپی یک مدل کیهانشناختی ژئوسنتریک در سال ۱۵۳۹

اما یکی از ستاره شناسان مشهور تاریخ، ستاره شناسی دانمارکی به نام تیکو براهه بود که توانائی اش در اندازه گیری موقعیت ستارگان مشهور بود. وی برای این کار حتی ابزاری بسیار دقیق (برای زمان خود) نیز ساخته بود و با دقتی حدود ۱۵ تا ۳۵ ثانیه (قوسی) موقعیت ستارگان را اندازه گیری می کرد. در مقام مقایسه موی انسان از فاصله ۱۰ متری یک ثانیه قوسی پهنا دارد.

در سال ۱۸۰۷ فردریک بسل اولین ستاره شناسی بود که توانست فاصلۀ ستاره ای نزدیک بنام ۶۱ Cygni را با استفاده از تکنیکی به نام اختلاف منظر(Parallax) اندازه گیری کند. (در این تکنیک موقعیت ستارۀ نزدیک نسبت به ستارگان دورتر کهکشان اندازه گیری می شود، سپس ۶ ماه بعد زمانی که زمین در آن سوی خورشید قرار گرفته است این اندازه گیری تکرار می شود و با داشتن میزان جابجایی ستاره نزدیک نسبت به ستارگان دورتر در اثر تغییر موقعیت زمین در طول این ۶ ماه، فاصلۀ ستاره از زمین محاسبه می شود.) در طول دو قرن بعد نیز ستاره شناسان این تکنیک را اصلاح کرده و اندازه گیری های دقیق تری از فاصله ستارگان بدست آوردند.

با استفاده از روش اختلاف منظر دانشمندان می توانند فاصله ستارگان تا ما را اندازه گیری کنند.

اما برای دست یابی حقیقی به موقعیت و حرکت ستارگان لازم بود تا به فضا سفر کنیم. در سال ۱۹۸۹ آژانس فضایی اروپا در ماموریتی، ماهواره هیپارکوس را به فضا پرتاب کرد. ماموریت هیپارکوس اندازه گیری موقعیت و حرکت ستارگان نزدیک در کهکشان راه شیری بود و در طول ماموریت خود، هیپارکوس به اندازه گیری ۱۱۸ هزار ستاره پرداخت و اطلاعاتی برای محاسبه دو میلیون ستاره ی دیگر را نیز فراهم کرد.

هیپارکوس واقعا سودمند بود و ستاره شناسان هنوز هم به داده های آن رجوع می کنند، اما چیز بهتری در حال آمدن بود و نام آن “گایا” بود. ماهواره گایا در دسامبر ۲۰۱۳ توسط آژانس فضایی اروپا با هدف نقشه برداری از یک میلیارد ستاره کهکشان راه شیری به فضا پرتاب شد. توجه داشته باشید که این یک میلیارد ستاره تنها حدود یک درصد ستارگان کهکشان ما را شامل می شود. با به کار گیری گایا و اندازه گیری های دقیق آن در هر سال، قادر به محاسبه میزان حرکت ستارگان خواهیم بود.

نمایی هنری از ماهواره گایا که شمارش ستارگان می پردازد

زمانی که یک ستاره در آسمان  حرکت می کند اخترشناسان به آن “حرکت خاص”(proper motion) می گویند. حرکت خاص یک ستاره معمولا چیزی حدود ۰/۱ ثانیه قوسی در سال است که تقریبا محسوس نیست اما در طول حدود ۲۰۰۰ سال این ستاره حدود نیم درجه (یا به عبارت دیگر در حدود عرض ماه در آسمان) تغییر موقعیت  خواهد داشت. سریعترین حرکت خاص شناخته شده متعلق به ستاره ی برنارد است که در سال ۱۰/۲۵ ثانیه قوسی جابجا می شود که این میزان حرکت جانبی طی یک دوره ۲۰۰۰ ساله منجر به تغییر موقعیت ستاره به میزان ۵/۵ درجه خواهد شد.

اما حرکت ستارگان به سمت ما یا دور از ما را حرکت شعاعی(radial velocity) می نامند. اندازه گیری این حرکت از طریق اثر جابجایی داپلر امکان پذیر است. یعنی نور ستارگانی که به ما نزدیک می شوند به سمت طیف آبی و نور ستارگانی که از ما دور می شوند به سمت طیف قرمز جابجا می شود. با در نظر گرفتن حرکت شعاعی و حرکت خاص ِ یک ستاره، مسیر دقیق حرکت ستاره مشخص می گردد. برای مثال ما می دانیم که ستاره کوتوله Hipparcos 85605 که در حال حاضر ۱۶ سال نوری از ما فاصله دارد، به سرعت به سمت ما در حرکت است و پس از گذشت صدها هزار سال به فاصله ای در حدود ۰/۱۳ سال نوری (یا حدود ۸۲۰۰ برابر فاصله زمین از خورشید) خواهد رسید. هر چند این فاصله هیچ اثر مستقیمی بر روی ما نخواهد داشت اما کشش گرانشی ستاره ممکن است باعث پرتاب تعدادی از شهاب سنگهای ابر اورت به سمت منظومه شمسی داخلی گردد.

این انیمیشن “حرکت خاص” ستاره بارنارد را طی ۲۰ سال نشان می دهد

حرکت ستارگان در کهکشان معمولا به آرامی صورت می گیرد اما رویدادهایی نیز ممکن است موجب سرعت بیش از حد ستاره شود. برای مثال وقتی یک جفت ستاره به ابرسیاهچاله مرکز کهکشان بیش از حد نزدیک شوند ممکن است یکی از آنها توسط سیاهچاله بلعیده شود و ستاره دوم با قرض گرفتن سرعت ستارۀ بلعیده شده به سرعتی سرسام آور دست پیدا کند. در واقع هر ۱۰۰ هزار سال یک ستاره به این طریق از مرکز کهکشان به بیرون پرتاب می شود.

سناریوی دیگر زمانی است که یک ستاره کوچک به دور ستاره ای سنگین تر در گردش است. پس از پایان عمر ستاره سنگین تر و انفجار آن به صورت یک ابرنواختر، ستارۀ کوچکتر همانند سنگی که از ریسمان رها شده باشد با سرعت به بیرون پرتاب خواهد شد. ستاره شناسان چنین ستارگان پرسرعتی را با سرعت ۱/۱ میلیون کیلومتر بر ساعت نسبت به مرکز کهکشان ردیابی کرده اند. تمامی روش های ذکر شدۀ فوق، روش هایی طبیعی بودند، اما آیا برای تمدنی قدرتمند، حرکت دادن ستارگان امکان پذیر است؟

در سال ۱۹۸۷ ستاره شناس روسی لئونید کادوف به معرفی تکنیکی پرداخت که حرکت دادن ستاره در زمانی طولانی را امکان پذیر می کرد. در این روش با ساخت یک آینه بزرگ و نصب آن در یک سمت ستاره، ستاره خود موتور محرکۀ خود می گردد. فوتون های تولید شده توسط ستاره با انعکاس از آینه همانند یک بادبان خورشیدی عمل کرده و به ستاره نیرو وارد می کند. چنین آینه ای باید به قدر کافی سنگین باشد تا کشش گرانشی به ستاره وارد کند اما فشار ناشی از نور ستاره مانع سقوط آن به سمت ستاره گردد. این کار باعث تولید نیروئی ناچیز اما دائمی بر روی ستاره خواهد شد که موجب حرکت ستاره به سمت آینه( و در جهتی که آن تمدن بخواهد) خواهد شد و پس از گذشت چند میلیارد سال ستاره در جای جدید و مناسب خود در کهکشان قرار خواهد گرفت.

این مثالی از یک تمدن نوع ۳ می باشد، امپراطوری عظیم با چنان قدرت و امکاناتی که قادر به جابجایی ستارۀ خود به موقعیتی که تصور می کنند مفیدتر است، هستند. چنین تمدنی شاید بخواهد کل ستارگان کهکشان خودشان را در کره ای عظیم (یا هر شکل هندسی دیگری) جمع کنند تا زمان مسافرت و ارتباطات کوتاهتر شود و یا شاید بخواهند همۀ ستارگان را در یک دیسک صاف و پهن به دور کهکشان پخش کنند.

جالب اینکه اختر شناسان به دنبال چنین کهکشان هایی نیز گشته اند. در تئوری یک کهکشان تحت تسلط یک تمدن نوع ۳ از طریق طول موجی که منتشر می کنند قابل شناسائی خواهند بود اما تا امروز همۀ کهکشان های مشاهده شده کهکشان هایی طبیعی بوده اند. برای دوره کوتاه زندگی ما، به نظر می رسد آسمان ساکن و بی حرکت است و ستارگان در جای خود بی حرکت یخ زده اند اما اگر امکان داشت که گذر زمان را سریع تر کنیم می دیدیم که همه چیز در حرکت است.

ترجمه: دکتر مصطفی رحمانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: universetoday.com

image_pdfimage_print
(11 نفر , میانگین : 4٫82 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=69432
مصطفی رحمانی

مصطفی رحمانی

فارغ التحصیل از دانشگاه تهران در سال 1383 در رشته ی دکترای دندانپزشکی، علاقه مند به مباحث فیزیک و نجوم میباشد و در زمینه انتشار مقاله با وبسایت بیگ بنگ همکاری دارد.

شما ممکن است این را هم بپسندید

یک پاسخ

  1. ناچیز گفت:

    آفرین کاک مصطفی عالی بود .

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *