گروه نجوم تیشتر لشت نشا (گیلان)

گروه نجوم تیشتر گیلان به ارائه خبر علمی با اولویت خبر نجومی می پردازد

شاهکار جدید هابل : شکار عدسی گرانشی

شاهکار جدید هابل : شکار عدسی گرانشی

شکار تازه هابل:

 

حلقه های انیشتین

 

تلسکوپ فضایی هابل در آخرین سال های عمر خود توانسته است کمیاب ترین پدیده های کیهانی را به تصویر بکشد

نظریه نسبیت پیش بینی می کند یک کهکشان می تواند همانند یک عدسی همگرا، نور اجرام پشتش را تقویت کندعدسی گرانشی می تواند نور اجرام بسیار دوردست را تقویت کند و آن ها را به ما نشان دهد

 

بالا:تصاویر جدید هابل، حلقه های کامل اینشتین را ثبت کرده اند، این حلقه ها، تصاویر اجرام بسیار دوری هستند که کهکشان وسط تصویر، نورشان را تقویت کرده، ولی تصویری حلقوی از آن ها تشکیل داده است

چپ: فرض کنید یک عدسی گرانشی از جلوی یک شهر عبور می کند، چون شدت گرانش با فاصله گرفتن از عدسی کم می شود، قدرت جمع آوری نور هم کاهش می یابد و در نهایت تصویر عجیب و غریبی به دست می آید. در این عکس، عدسی گرانشی روی ستون برج ونکور قرار گرفته است.

گروه دانش و فناوری ـ ذوالفقاردانشی: تلسکوپ فضایی هابل در آخرین پژوهش های علمی خود موفق شده است نمونه هایی از یک پدیده کیهانی نادر را ثبت کند. این پدیده که به عدسی گرانشی مشهور شده است، یکی از پیش بینی های نظریه نسبیت عام محسوب می شود که می گوید گرانش می تواند مسیر پرتوهای نور را خم کند و همانند یک عدسی همگرا برآن تأثیر بگذارد.

عدسی گرانشی به چه دردی می خورد؟

عدسی گرانشی از نظر عملکرد درست مثل یک عدسی اپتیکی است که نور را جمع می کند و تصویر می دهد، با این تفاوت که نمی توانیم هیچ تنظیمی انجام دهیم. بنابر این اغلب تصاویری که تشکیل می شوند از کیفیت لازم برای بررسی برخوردار نیستند، اما این بدان معنی نیست که نتوان هیچ اطلاعاتی را استخراج کرد. از یک عدسی گرانشی دو نوع اطلاعات می توان استخراج کرد.

الف ـ اطلاعات در مورد جسم دور دست: یکی از هدف های بزرگ اخترشناسان و کیهان شناسان، این بوده که بتوانند دورترین اجرام عالم را مشاهده کنند. این ها نخستین اجرامی هستند که در عالم به وجود آمده اند و نورشان بیش از سیزده میلیون سال در راه بوده است تا به ما برسد. فاصله بسیار زیادی که دارند سبب می شود قطر زاویه ای بسیار کوچک و نور بسیار ضعیفی داشته باشند. اگر بخواهیم تلسکوپی بزرگ بسازیم تا این اجرام را مشاهده کنیم، باید هزینه گزافی بپردازیم. بهترین راه حل این است که از این عدسی های گرانشی استفاده کنیم تا نور اجسام دوردست را تقویت کنند. تصور کنید از یک عدسی با قطر چند صد هزار سال نوری استفاده می کنید تا اجرام دوردست را مشاهده کنید! چه احساسی به شما دست می دهد؟ دانشمندان با این اطلاعات می توانند درستی یا نادرستی مدل های آغاز عالم را بیازمایند و اطلاعات زیادی کسب کنند. بهترین حالت هم این است که در تصویر هیچ تغییری به وجود نیاید و فقط نورش تقویت شود. اما در بقیه حالت ها هم می توان اطلاعاتی ارزشمند ولی کمتر و کلی تر به دست آورد.

ب ـ اطلاعاتی در مورد عدسی گرانشی: اخترشناسان مدت هاست فهمیده اند اثرات گرانشی کهکشان ها بسیار قوی تر از آن چیزی است که می توان در کهکشان ها مشاهده کرد. آن ها حدس زده اند ممکن است در کهکشان ها مقدار زیادی ماده وجود داشته باشد که قابل دیدن نیست و از این رو آن را ماده تاریک نام نهاده اند. اندازه گیری ها نشان می دهد ماده تاریک 9 برابر بیشتر از ماده روشن است و به صورت هاله ای کروی در اطراف کهکشان های مارپیچی قرار دارد.برای بررسی فراوانی ماده تاریک، باید اثرات گرانشی یک کهکشان را اندازه گیری کرد که معمولا کار ساده ای نیست. دانشمندان با بررسی کمان های گرانشی می توانند جرم یک عدسی گرانشی را اندازه گیری کنند و از مقایسه آن با مقدار جرم روشن، مقدار ماده تاریک را تخمین بزنند. از سوی دیگر، چون کهکشان های عدسی گرانشی در فواصل مختلفی قرار گرفته اند و نوری که از آن ها می بینیم در زمان های متفاوتی آن ها را ترک کرده، می توانیم نتیجه بگیریم کهکشان ها را در زمان های متفاوتی مشاهده می کنیم: کهکشان های نزدیک نشان دهنده وضعیت جهان در زمان نزدیک است و کهکشان های دور نشان دهنده شرایط جهان در زمان های بسیار دور. پس با بررسی این کهکشان ها می توان به چگونگی تحول کهکشان ها و ماده تاریک در طول زمان نیز پی برد.

بدین ترتیب در یک پدیده عدسی گرانشی هم می توان در مورد آن جسم دوردست اطلاعاتی به دست آورده و هم در مورد خود عدسی گرانشی و ماده تاریک موجود در آن. دانشمندان مرکز اخترفیزیک  هاروارد ـ اسمیت سونیان هم با همکاری پژوهشگران مؤسسه نجومی هلند، از تلسکوپ هابل استفاده کردند تا چنین اطلاعاتی را به دست آورند.

نوزده شکار هابل

تاکنون حدود یک صد عدسی گرانشی شناخته شده است و تلسکوپ فضایی توانسته است نوزده مورد جدید به آن ها اضافه کند. در پروژه جدید هابل که SLACS نام دارد، اخترشاسان به رهبری آدام بولتون ابتدا فهرستی از کاندیداهای عدسی گرانشی تهیه کردند. آن ها با استفاده از فهرست یک صد میلیونی پروژه SDSS (نقشه برداری دیجیتالی آسمان اسلوان) تمام کهکشان هایی را که نشانه ای از عدسی گرانشی داشتند، گردآوری کردند. سپس از میان دویست هزار جسم کاندید شده، کهکشان هایی را انتخاب کردند که بین دو تا چهار میلیارد سال نوری از زمین فاصله داشته باشند و آنگاه طیفشان را بررسی کردند. آن ها در این طیف به دنبال رد پای کهکشان هایی بودند که فاصله شان تا زمین دو برابر فاصله کهکشان عدسی باشد و دقیقا پشت عدسی واقع شده باشد. از بین این فهرست، 28 نمونه را که احتمال می دادند دارای بهترین شرایط هستند، انتخاب کردند و با استفاده از هابل تصاویر دقیقی از آن تهیه کردند.

تلسکوپ فضایی هابل این خوبی را دارد که خارج از جو رصد می کند، بنابراین اثرات مخرب جو روی آن تأثیری ندارد و تصاویر این تلسکوپ شفاف ترین تصاویری است که بشر می تواند تهیه کند. دوربین پیشرفته نقشه برداری (ACS) که در آخرین مأموریت تعمیر هابل روی آن نصب شد، هجده مگاپیکسل وضوح دارد و تصاویری که ثبت کرده جزو بهترین نمونه های کمان های اینشتین محسوب می شوند. از 28 کاندید، 19 نمونه دارای کمان های اینشتین بودند و 8 تای آن ها حلقه کامل اینشتین بودند. تا پیش از این فقط سه حلقه کامل در نور مرئی ثبت شده بود.دانشمندان می خواهند با بررسی این تصاویر، مقدار ماده تاریک در عدسی های گرانشی را اندازه گیری کنند و به تحلیلی در مورد چگونگی تغییرات ماده تاریک در طول زمان دست یابند. صد البته که بررسی کهکشان های دور دست هم جزو موضوعات مورد علاقه آن ها است. نتایج این تحقیقات در ا سترونو میکال ژورنال مجلد فوریه 2006 به چاپ خواهد رسید.برای دیدن تصاویر هابل می توانید به پایگاه www.stsci.eduمراجعه کنید.

 

یک آزمایش ساده

 

یک ذره بین قوی بردارید و از فاصله نه چندان دور به یک شمع نگاه کنید. ذره بین را آن قدر جلو و عقب کنید تا به جای شعله یک حلقه نورانی ببینید. این معادل حالتی است که یک حلقه اینشتین شکل می گیرد. فاصله ذره بین را تغییر ندهید و آن را به چپ و راست یا بالا و پایین ببرید. به تصویری که درون ذره بین می بینید دقت کنید. این کمان های منقطع شبیه به کمان های اینشتین هستند و با همان مکانیسم تشکیل می شوند!

 

اینشتین کهکشان را یک ذره بین می دید

 

نود سال پیش، آلبرت اینشتین مقاله ای را به چاپ رساند و نظریه نسبیت عام را مطرح کرد. در این نظریه، او مفاهیم جدیدی از ماده، گرانش و انرژی مطرح کرد و آن ها را در قالب یک فرمول بندی جدید ارائه داد. نظریه نسبیت عام او خواص جالبی را در مورد گرانش پیش بینی می کرد که برخی از آن ها بعدها مشاهده شدند. یکی از جالب ترین آن ها، تأثیر میدان گرانشی بر پرتوهای مستقیم نور بود که موجب می شد مسیر نور در عبور از میدان گرانشی منحرف شود.اما، ماجرا به همین سادگی نبود. فرمول های نسبیت عام نشان می داد اگر یک جسم آسمانی سنگین برسر پرتوهای نوری یک جسم دوردست قرار بگیرد، آن گاه گرانش بسیار شدید این جسم سنگین پرتوهای نور را منحرف می کند و مانند یک عدسی همگرا، آن ها را جمع می کند. با این تفسیر، این جسم آسمانی همانند یک عدسی همگرا بسیار بزرگ رفتار می کند و از اجرام دور دست، تصویر تهیه می کند.

در سال 1935، اینشتین در مقاله ای این پدیده را توضیح داد و آن را عدسی گرانشی نامید. او فکر می کرد فقط ستارگان می توانند در نقش یک عدسی گرانشی ظاهر شوند و از آن جا که اثرات تقویت کنندگی این اجرام بسیار ضعیف است، نمی توان اثرات پدیده عدسی گرانشی را با بزرگ ترین ابزارهای رصدی زمین هم مشاهده کرد.

اینشتین آنقدر زنده نماند که اولین عدسی گرانشی را ببیند.

 

چند نوع عدسی داریم؟

 

مانند یک عدسی جمع می کندو تصویری حلقوی تشکیل می دهد

ریزهمگرایی گرانشی: اگر ستارگان بخواهند عدسی گرانشی باشند، اثر بسیار ضعیفی خواهند داشت و تصویر به دست آمده قابل دیدن نیست. در مقابل نور ستاره تقویت می شود و درخشندگی ستاره چندین برابر می شود. امروزه این پدیده به ریز همگرایی گرانشی مشهور شده است

حلقه های اینشتین: در این حالت، عدسی گرانشی کاملا روی خط دید جسم دوردست قرار می گیرد. عدسی تمام نور اطراف خود را جمع می کند و تصویری حلقه مانند تولید می کند.

کمان های اینشتین: اگر عدسی گرانشی اندکی با خط دید آن جسم دوردست فاصله داشته باشد، دیگر یک حلقه کامل تولید نمی کند، بلکه یک یا چند کمان منقطع تشکیل می دهد.

صلیب، دوتایی و غیره: بعضی وقت ها شکل عدسی گرانشی و چگونگی آرایش جسم دوردست و عدسی و زمین به شکلی است که یک تا چند تصویر کامل از آن جسم تشکیل می شود. این تصاویر معمولا نسبت به عدسی گرانشی حالت تقارنی دارند.

فقط تقویت نور: بسیار به ندرت اتفاق می افتد که یک عدسی گرانشی در فاصله ای از خط دید زمین و یک جسم دوردست قرار بگیرد که در شکل آن جسم تغییری ایجاد نشود و فقط درخشندگی اش چندین برابر شود. در این حالت جسم، حقیقی است و به واسطه تقویت نور بهتر دیده می شود. این بهترین حالت یک عدسی گرانشی برای نمایش اجرام دوردست است

نویسنده : علی : ٦:۱٤ ‎ب.ظ ; ۱۳۸۸/٩/٦
Comments پيام هاي ديگران ()      لینک دائم