اسلوبی از زمین تا آسمان

نگاهی به روش های تعیین فاصله ستارگان

تماشای تک تک ستارگان در شب ما را ترغیب می کند که بدانیم این ستاره های غول پیکر که به سبب فاصله زیادشان، از روی زمین آنها را همچون نقطه هایی درخشان می بینیم واقعاً در چه فاصله یی از ما قرار گرفته اند. بررسی ابعاد ستاره، درخشندگی واقعی، جرم و برخی از ویژگی های بنیادین فیزیکی یک ستاره، ابتدا وابسته به این است که بتوانیم فاصله ستاره را از خودمان به درستی محاسبه کنیم.

یکی از اندیشه هایی که مردمان دوران کهن در مورد ستارگان به آن باور داشتند بیانگر آن است که ستارگان در واقع سوراخ هایی هستند که بر گنبد آسمان وجود دارند و نورانیت ستارگان به واسطه آتشی عظیم است که پشت این گنبد شعله ور است. آنان با تماشای گردش ستارگان، ماه و خورشید گمان می کردند گنبد آسمان و همه اجرام آن به دور زمین می گردند و زمین مسطح که برترین جایگاه در عالم است در مرکز تمام کائنات قرار دارد. بدیهی است که در چنین مدلی فرض بر این بود که این سوراخ ها (یعنی همان ستارگان) همگی در یک فاصله از زمین قرار دارند. این گونه اندیشه های کهن که هیچ کدام بر پایه های علمی صحیحی استوار نبود سالیان دراز در شکل هایی مختلف در ذهن ها مانده بود و تنها با گذر زمان آهسته و به سختی جای خود را به دیدگاه های دقیق و علمی تر دادند. از اولین روش هایی که بعد از ابداع روش های هندسی برای محاسبه فاصله ستارگان استفاده می شد، روش مثلث بندی است.

مثلث بندی روشی است که نقشه برداران و مساحان نیز برای محاسبه فاصله ها روی زمین از آن استفاده می کنند. در این روش برای محاسبه جسمی که در فاصله یی دور قرار دارد ابتدا باید اختلاف منظر را به دست آوریم. یعنی سوژه مورد نظر را از دو جایگاه متفاوت مثلاً با فاصله ۵۰ متر مشاهده کرده و زاویه یی را که گمان می کنیم آن جسم در آن دو مکان از دید ناظر جابه جا شده است، محاسبه کرده و سپس با استفاده از این زاویه (اختلاف منظر) و دیگر اندازه گیری ها و همچنین روابط ریاضی موجود فاصله سوژه را از خودمان به دست آوریم.

در روش مثلث بندی هر چه جسم از ما دورتر باشد ما نیز باید برای به دست آوردن اختلاف منظر و فاصله دقیق تر، از دو مکان با فاصله بیشتر سوژه را مشاهده کنیم. مثلاً برای محاسبه فاصله ماه از زمین در روش مثلث بندی دو نفر که به فاصله شعاع زمین (اختلاف منظر زمین مرکزی) از یکدیگر قرار گرفته اند (هنگامی که در یک زمان ماه را مشاهده و اختلاف منظر را محاسبه کردند) می توانند فاصله آن را از زمین محاسبه کنند. اما به دلیل فاصله زیاد ستارگان از ما حتی اندازه شعاع یا قطر زمین برای محاسبه اختلاف منظر یک ستاره کافی نیست. در این هنگام اخترشناسان برای محاسبه «اختلاف منظر ستاره یی» از جابه جایی زمین کمک می گیرند (اختلاف منظر خورشید مرکزی) و ستاره مورد نظر را در دو زمان متفاوت مثلاً با فاصله زمانی شش ماه رصد و موقعیت آن را ثبت می کنند. بدیهی است در این مدت زمین جابه جا شده است و ما می توانیم اختلاف منظر ستاره یی را به دست آوریم.

اما روش مثلث بندی در اخترشناسی برای محاسبه فاصله تمام ستارگان موجود در کهکشان جوابگو نیست زیرا همان طور که گفتیم هرچه سوژه از ما دورتر باشد ما نیز باید فاصله بیشتری را برای محاسبه اختلاف منظر در اختیار داشته باشیم و بیشتر ستارگان از ما آنچنان دور هستند که حتی جابه جایی زمین هم نمی تواند تاثیر چندانی برای به دست آوردن اختلاف منظر ستاره یی داشته باشد. روش مثلث بندی برای محاسبه ۱۰ هزار ستاره یی که تا حدود فاصله ۹۸ سال نوری از ما قرار دارند، استفاده شده است. در واقع میلیون ها ستاره کهکشان راه شیری را که در فاصله یی بیش از ۹۸ سال نوری از ما قرار گرفته اند، نمی توان با این روش فاصله سنجی کرد زیرا عدد اختلاف منظرهای ستارگانی که در فاصله یی بیش از ۹۸ سال نوری از ما قرار دارند آنچنان کوچک است که نمی توان با آن فاصله یی دقیق را محاسبه کرد.

بعدها روش هایی با دقت بسیار بیشتر از روش مثلث بندی برای محاسبه فاصله ستارگان ابداع شد. اخترشناسان با بررسی ستاره های موجود در یک خوشه ستاره یی به دلیل آنکه همگی در یک فاصله قرار دارند و به دست آوردن حرکت و سرعت های آنها می توانند به خوبی فاصله آنها را از خودمان تعیین کنند. در روشی دیگر با بررسی طیف، درخشندگی واقعی و ظاهری یک ستاره می توانیم به طور دقیق فاصله ستاره یی را از خودمان محاسبه و تعیین کنیم.

همچنین با کشف گروهی از ستارگان متغیر به نام قیفاووسی ها که در بازه های منظمی به دلیل ناپایداری شان برونداد نوری متفاوتی دارند، می توان به خوبی فاصله سنجی کرد زیرا در متغیرهای قیفاووسی رابطه یی دقیق بین دوره تناوب نوسان و درخشندگی آنها وجود دارد و ما با دانستن دوره تناوب نوسان و درخشندگی ظاهری آنها می توانیم فاصله آنها را از خودمان محاسبه کنیم. متغیرهای قیفاووسی از مواردی هستند که موجب شده اند ما بتوانیم به واسطه آنها فاصله خودمان را از کهکشان های اطراف نیز به دست آوریم. از این رو از مهم ترین ابزارهای اندازه گیری فاصله به شمار می آیند.

امین حمزه ئیان

www.Nutshell.ir