عظمت کیهان و علم نجوم

ما در طول تاریخ در مورد طبیعت ستارگان اندیشیده ایم و مطالعه کرده ایم، اما فقط در قرن بیستم توانستیم ساختار و تکامل آنها را و مخصوصاً منبع انرژی عظیمشان را بفهمیم.
ما در علم نجوم نیاز داریم که درباره کمیتهای بزرگ، فواصل بزرگ، زمانهای بلند و جمعیتهای زیاد سخن بگوییم، و این مقادیر را در ابعاد میلیون و میلیارد (میلیون ۱۰۰۰) اندازه بگیریم. فواصل در کهکشانها آنقدر بزرگند که عاقلانه نیست برای اینکه آن را با مقیاس های معمولی، که برای اندازه گیری فواصل در زمین به کار می بریم، مانند مایل یا کیلومتر بیان کنیم. حتی اگر میلیاردها مایل یا کیلومتر حرکت کنیم نیزنخواهیم توانست خیلی از زمین دور شویم. می توانیم فواصل بزرگ را با مدت زمانی که نور با سرعت زیادی آنرا بپیماید، مشخص کنیم، و این به ما اجازه می دهد اعداد کوچکتری به کار ببریم. بدین طریق به جای آنکه بگوییم خورشید ۹۳۰۰۰۰۰۰ مایل با ما فاصله دارد می توانیم بگوییم ۸ دقیقه نوری فاصله دارد. فاصله زمین تا خورشید ۱ واحد نجومی (Astronomical Unit: AU) خوانده می شود. ۵ ساعت طول می کشد تا نور، فاصله خورشید تا پلوتو را بپیماید- که {قبلاً} دورترین سیاره در منظومه شمسی {محسوب می شد}- بنابراین می گوییم پلوتو در فاصله حدود ۵ ساعت نوری یا ۴۰ AU (واحد نجومی) از خورشید قرار دارد.
با نگاهی به آسمان شب می توانید صدها نقطه ی روشن ببینید. بیشتر آنها ستاره هایی هستند در کهکشان ما «راه شیری» که یکی ازشاید میلیاردها کهکشان در جهان باشد. نزدیکترین ستاره به خورشید پروکسیما قنطورس- کوچکترین عضو سیستم سه تایی آلفا قنطورس در فاصله ۲/۴ سال نوری است. یک سال نوری، مسافتی است که نور در یک سال پیموده است، وبرابر است با ۴۶ر۹ میلیون میلیون یا ۱۰۱۲ × ۹.۴۶ کیلومتر. پس می بینید که استفاده کردن از واحد کیلومتر برای فواصل نجومی عملی نیست.
ما در کهکشان راه شیری زندگی می کنیم. دلیل این نامگذاری این است که از دید ما مانند یک نوار درخشنده ی سفید رنگی در آسمان شب دیده می شود. کهکشان راه شیری یک سیستم عدسی مانند بزرگ، شامل میلیاردها ستاره است. خورشید ما فقط یکی از آنهاست. وقتی این کهکشان با نور دهی طولانی مدت عکس برداری می شود، قسمتهایی از که آن قابل دیدن با چشم غیر مسلح نبود، نمایان می شود. دراین تصویر قسمتی از مرکز کهکشان در صورت فلکی قوس نشان داده شده است. نوارهای تاریکی از غبارمیان ستاره ای در مقابل نور میلیونها ستاره قرار گرفته است. سحابی های تابشی سرخ و سحابی بازتابی آبی نیز قابل رویتند. راه شیری شبیه کهکشان آندرومرا است. توجه کنید که این تصویر شبیه قسمت کوچکی از کهکشان مارپیچی NGC۸۹۱ است که در تصویر بعد نشان داده شده است. ستاره قلب العقرب یک غول سرخ است، با حجم ۳۰۰ برابر خورشید، که به صورت یک ستاره روشن در پایین مرکز تصویر دیده می شود.
اگر خورشید را در فاصله ی ۲۰۰ متری از زمین قرار دهیم و زمین به اندازه یک سکه ی ۲ ریالی باشد، قنطورس باید در فاصله ۵۶۳۰۰ کیلومتری قرار گیرد. همانطور که می بینید، بازهم این ستاره در فاصله ای نه چندان نزدیک قرار می گیرد. خورشید ستاره ای است معمولی که نزدیکترین ستاره به زمین محسوب می شود. راه شیری یک منظومه ی عدسی شکل غول آسا است که شامل ستاره ها، گازهای میان ستاره ای، غبار و ماده اسرارآمیز سیاه می باشد. ستاره شناسان تخمین زده اند که راه شیری حدود ۲۰۰ میلیارد ستاره دارد، بیشتر از تعداد دانه های شن در چندین کیلومتر ساحل شنی! نور ۱۰۰۰۰۰ سال طول می کشد تا از یک طرف این عدسی به طرف دیگر آن برود، بنابراین اگر فکر می کنید خورشید به طور غیرقابل تصوری دور است دیگر چطور می خواهید فواصل کیهانی را تصور کنید؟! بقیه کهکشانها میلیونها یا حتی میلیاردها سال نوری از ما دورند. چه می توانم بگویم؟ جهان فضای بزرگ متحیرکننده و بسیار عظیمی است (و پیوسته در حال بزرگتر شدن است!)
خورشید ما در جایی قرار گرفته است که می توانیم به آن حومه ی راه شیری بگوییم، در فاصله حدود ۳۰۰۰۰ سال نوری از مرکز. خورشید، مرکز کهکشان را دور می زند و تحت تاثیر قوه جاذبه مرکزکهکشان در هر ۲۵۰ میلیون سال، یک «سال کیهانی» را ایجاد می کند. اگر در موقعیتی تاریک و دور از نور چراغهای شهر، با دقت به آسمان بنگرید، خواهید فهمید که بیشتر ستارگان در نوار پهن سفیدرنگی، از یک سو به سوی دیگر آسمان جمع شده اند.
این نوار، کهکشان راه شیری ما است که از موقعیت ما، که در درون آن هستیم این طور دیده می شود. وقتی مطالعات خود را با دوربین دو چشمی یا تلسکوپ، حتی با نوع کوچکی از آنها، ادامه می دهیم همانطور که اولین بار گالیله در سال ۱۶۰۹ چنین کرد، میلیونها ستاره دیده می شود که با چشمان غیرمسلح دیده نمی شدند.
خوشه های کهکشانی ساختارهای بزرگی در جهان اند. آنها شامل صدها یا هزارها کهکشانند که که توسط نیروی گرانشی بدور مرکز جرم مشترکشان می چرخند. این تصویر با تلکسوپ ۵/۳ متری WIYN در کیت پیک آریزونا گرفته شده است، که نشان دهنده خوشه کهکشانی Abel ۹۸ می باشد. این خوشه ی کهکشانی در فاصله عظیم ۱۰۰۰ میلیون سال نوری از ما قرار دارد، یعنی اینکه نوری که این تصویر را ساخته ۱۰۰۰ میلیون سال را طی کرده تا از آنجا به اینجا بیاید. همه ی این تکه نورها در این عکس کهکشانند که بعضی از آنها کروی اند و گرد به نظر می رسند، و بقیه عدسی مانند هستند و در بعضی جهات، تخت به نظر می رسند. صدها کهکشانی که قسمتی از این خوشه اند، هر کدام شامل میلیاردها ستاره هستند.
سطح گازی خورشید که «نور سپهر» نام دارد ۶۰۰۰ درجه سانتی گراد دما دارد. این دما بسیار بالاست، در حدود ۶ برابر گرمتر از دمای گدازه های آتشفشانی. با اینکه ما در فاصله بسیار دوری از خورشید قرار داریم این گرما را حس می کنیم، و این به خاطر بزرگی ابعاد خورشید است. قطر خورشید حدود ۱۱۰ برابر زمین است. به عبارت دیگر، این کوره نه فقط داغ است بلکه بسیار بزرگ است. از نگاه خورشید، زمین فقط ۱۱۵ برابر قطر خورشید از آن فاصله دارد. یعنی در مقایسه با فواصل بین ستاره ای که دهها میلیون برابر قطر خورشید است، زمین به خورشید نزدیک محسوب می شود.
انرژی خروجی از خورشید و درخشش او، برابر مقدار عظیم ۴۰۰ تریلون تریلون وات است. (یک تریلون تریلون: یک با ۲۴ تا صفر در جلویش) ولی این عدد برای ما غیر قابل تصور است. مثلا اگر این عدد ۲۳ صفر داشت در ذهن ما تفاوت چندانی نداشت. ولی واقعیت این است که اگر این دما ۲۳ صفر داشت، زندگی روی زمین کاملاً نابود می شد. شاید شما تصور بهتری در مورد مقدار این کمیت بیابید، اگر به شما بگویم که خورشید در هر ثانیه چقدر انرژی تولید می کند: این انرژی بیشتر از مقدار انرژی ای است که انسان در تمام طول تاریخش مصرف کرده است! خورشید انرژی خود را به فضا به طور یکنواخت و در تمام جهات می تاباند و سیاره ما فقط تکه کوچکی از آنرا جذب می کند: حدود یک قسمت از ۲ میلیارد قسمت.
این همان انرژی ای است که از حیات ما بر روی زمین پشتیبانی می کند. اگر چه خورشید مقداری از انرژی خود را به صورت تابشی غیرقابل رؤیت ساطع می کند- مانند امواج رادیویی، فروسرخ، فرابنفش و تابش پرتو X- بیشتر آنرا امواج قابل رویت تشکیل می دهد، و برای همین است که می توانیم آنرا ببینیم. نور فرابنفش خطرناک است اما خوشبختانه بخش اعظم آن توسط پوشش نازک حفاظتی اُزُن، دفع می شود.
تمام ستارگان اساساً یک چیزند: یک کره ی گازی درخشنده. اگرچه تنوع بسیاری در ستارگان وجود دارد: از کوچکترین آنها که فقط یک دهم خورشید جرم و ۱ هزارم آن درخشندگی دارند، تا ستاره پروکسیما قنطورس که در همین نزدیکی است، و تا ستاره ای مثل ابط الجوزا در صورت فلکی جبار، با بزرگی ۵۰ برابر جرم خورشیدی و ۵۰۰۰۰ برابر درخشندگی آن. ولی خورشید ما بزرگتر از بیشتر ستارگان است. ستارگان به نظر کمنور می رسند، زیرا خیلی دورتر از خورشید هستند. به خاطر نزدیکی خورشید است که می توانیم آنرا با جزئیات بسیار مطالعه کنیم. خورشید کلیدی است برای شناخت بقیه ستارگان.
ما در طول تاریخ در مورد طبیعت ستارگان اندیشیده ایم و مطالعه کرده ایم، اما فقط در قرن بیستم توانستیم ساختار و تکامل آنها را و مخصوصاً منبع انرژی عظیمشان را بفهمیم. یک ستاره شامل مقداری هیدروژن (حدود ۷۵ درصد جرم)، هلیوم (حدود ۲۵ درصد) و مقدار کمی عناصر سنگین می باشد. هلیوم، در واقع، ابتدا توسط ستاره شناسانی کشف شد که در حال مطالعه خورشید بودند و تشخیص دادند که عنصر ناشناخته ای در خورشید وجود دارد که آن را هلیوم ( از کلمه ی یونانی هلیوس به معنای خورشید) نامیدند. گازهای موجود در یک ستاره، کره ای را می سازد که بین دو نیروی گرانشی (که می خواهد به سمت مرکز فرو ریزد) و فشار گاز داغ (که به سمت بیرون هل می دهد) در تعادل قرار می گیرد. یک صد سال پیش توضیح اینکه چگونه نور خورشید، توانسته در طول حداقل ۵ر۴ میلیارد سال ادامه پیدا کند غیرممکن بود - سن منظومه شمسی را از طریق رادیواکتیویته ی شهاب سنگ ها و صخره ها در قرن اخیر بدست آوردند. نظریه نسبیت که توسط آلبرت انیشتین (۱۹۵۵- ۱۸۷۹) فرمول بندی شد و رابطه مشهورش E=mc۲، قسمتی از جواب این معما بود.
این یک کهکشان مارپیچی به نام NGC۸۹۱ است (شماره ۸۹۱ در فهرست عمومی جدیدی از سحابیها، خوشه ها و کهکشانها.) در فاصله ۱۰ میلیون سال نوری، این کهکشان طوری مستقر شده است، که آنرا از لبه می بینیم و توده ی غبار میان ستاره ای را در مقابل صفحه نور ستارگانش مشاهده می کنیم. این توده ی غبار به ما اجازه نمی دهد درون کهکشان را ببینیم. ستارگانِ درخشانِ قابل رویت در این تصویر، متعلق به کهکشان خودمان راه شیری هستند. ستاره شناسان میلیونها کهکشان مثل این، که بسیاری از آنها دورتر از یک میلیارد سال نوری هستند، را فهرست کرده اند.

منبع : خبرگزاری فارس