مسير :
»
»
»
ژرفاي سرد

ژرفاي سرد
پنجشنبه 19 دي 1387 - 21:03 | شاخه : | 1508 بازدید | 0 دیدگاه

 
   
 پايدار و جاودانه! اينها شايد از اولين صفاتي باشند كه هر روز با ديدن خورشيد به ذهن ما خطور كند. البته تقريبا بعيد است كه در يك عصر آفتابي، هنگام لذت بردن از گرماي خورشيد، به منشاء پيدايش آن فكر كنيد؛ اما شايد اين مطلب كه خورشيد هميشه به اين شكل نبوده و نخواهد ماند، دور از ذهن نباشد. در حالي كه نزديكي اين ستاره به زمين، آن را بسيار خاص جلوه مي دهد، آسمان شب پر است از ستارگاني كه بعضي از آنها شبيه به خورشيد ما و برخي ديگر بزرگتر و درخشان تر يا كوچكتر و كم نور ترند. ستارگاني كه شايد تعداد زيادي از آنها داراي منظومه ي سياره اي باشند.
يكي از صور فلكي كه در شب هاي زمستان، در نيمكره ي شمالي خود نمايي مي كند، صورت فلكي شكارچي (جبار) است. چشم انداز هاي پر ستاره ي اين صورت فلكي توسط گرد و غبار هايي پوشيده شده اند كه بيشتر آشفتگي هايي را كه هنگام تولد ستارگان به وجود مي آيد، از ديد ما مخفي نگاه مي دارند. اگر تلسكوپ خود را به «خنجر» اين صورت فلكي نشانه رويد، مي بينيد كه پرزدار است. در حقيقت اين تنها يك ستاره نيست؛ بلكه خوشه اي از ستارگان تازه متولد شده اي است كه راه خود را از ميان ابر هايي كه آنها را به وجود آورده باز كرده اند.
هنگامي كه تلسكوپ هاي بزرگ به سوي سحابي شكارچي نشانه مي روند، مي توانند در آن صد ها «پيش ستاره» را تشخيص بدهند كه بسياري از آنها با صفحاتي از گاز و گرد و غبار احاطه شده اند. صفحاتي كه مي توانند محل شكل گيري سيارات باشند.
اما خورشيد و ستارگان ديگر و سيارات وابسته به آنها كه در سراسر جهان پخش شده اند، چگونه به وجود آمده اند؟ در طول مدت 2سال، ستاره شناساني همانند من توانسته اند جزئيات اين مطلب را روشن كنند. شايد براي شما جالب باشد كه بدانيد كه اين كوره هاي هسته اي بسيار داغ و نوراني، زندگي خود را از سرد ترين و تاريك ترين قسمت هاي كهكشان آغاز مي كنند- شايد به عنوان توده اي در ميان ابري از گرد و غبار.
ما اكنون مي دانيم كه كهكشان راه شيري،شامل تعداد زيادي از اين ابر هاي تاريكي است كه در دل خود ستارگاني را در حال متولد شدن دارند. بعضي از اين ابر ها، مانند آنهايي كه در صور فلكي گاو و برساووش مي توان يافت، ابر هايي هستند كه ستارگاني تقريبا هم جرم خورشيد ما پديد مي آورند. اما ابر هاي بزرگتر مثل سحابي جبار(شكارچي)، خوشه هاي متراكمي از ستارگان پر جرم و كم جرم را به وجود مي آورند. شواهد موجود نشان مي دهند كه خورشيد ما درون منطقه اي شبيه به سحابي شكارچي شكل گرفته است. بنابراين شايد بتوانيم با مطالعه ي اين ابر بزرگ، راهنمايي براي رسيدن به منشا پيدايش خودمان بيابيم.
تقريبا در همه جاي اين گيتي پهناور مي توان ستارگاني را در حال شكل گيري يافت. بيشتر ستارگان در كهكشان هاي مارپيچي، مثل راه شيري، پديد مي آيند. اما در كهكشان هاي كوتوله و حتي بي نظم نيز مي توان آنها را يافت، كه هنگام برخورد كهكشان ها شروع به فعاليت هاي پي در پي مي كنند. اما شكل عمومي اين ابر ها به صورت مخازني از گازهاي سرد و تاريك و گرد و غبار هستند كه ابر هاي عظيم مولكولي ناميده مي شوند. گستردگي آنها به اندازه ي هزاران سال نوري است و مي توانند جرمي معادل هزاران جرم خورشيدي داشته باشند.
اين ابرها بيشتر از جنس هيدروژن با مقدار كمي از عناصر كمياب مانند اكسيژن و كربن و سيليسيم و مولكول هايي از قبيل كربن مونواكسيد، آمونياك، آب و متانول هستند. اين اتم ها و مولكول ها در اعماق سرد اين ابر ها به هم مي پيوندند تا دانه هاي ميكروني گرد و غبار را تشكيل دهند. در حالي كه تنها 1 درصد از اين ابر ها را غبار تشكيل مي دهد، اين غبار اندك قادر است سد راه امواج مرئي و حتي فروسرخ بشود.بنابراين، اين ابر ها مانند لكه هاي سياهي به نظر مي رسند كه در ميان انبوهي از ستارگان جاي گرفته اند.
امروزه تلسكوپ هاي راديويي مانند تلسكوپ Very Large Array (آنتن بزرگ) در New Mexico  قادر به رديابي آمونياك در ابر هاي ميان ستاره اي هستند كه ستاره شناسان از اين مولكول ها به عنوان دماسنج استفاده مي كنند. قدرت طيف هاي ايجاد شده توسط اين مولكول ها رابطه مستقيمي با دماي گاز در بر گيرنده ي آنها دارد. با كمك يك چنين اندازه گيري هايي، ستاره شناسان اكنون مي دانند كه كهكشان هاي مارپيچ داراي ابرهايي با دماي 1تا 5كلوين هستند.
ابر هاي بزرگ مولكولي همچنين داراي مقداري از اسيد هاي آمينه مي باشند. حال تصور كنيد كه سياراتي كه از اين مواد ساده و آغازين ساخته مي شوند، محتوي زير بناي اصلي و سازنده ي حيات مي باشند!  Fred Lahuis توانست اولين مدرك قطعي را در اين مورد در اواخر سال 2005 ميلادي بدست آورد. او با استفاده از تلسكوپ فضايي ناسا ، Spitzer ، توانست منظومه ي سياره اي تازه متولد شده اي را كه در فاصله ي 375 سال نوري از ما و در صورت فلكي حوا (مار افساي) قرار داشت شناسايي كند كه مي شد در آن پيش ماده ي DNA و پروتئين را در كمربند هاي سياركي و مدار سيارات در حال شكل گيري يافت. شايد حيات بتواند در اين منظومه شكوفا شود.
ابرهاي مولكولي بزرگ در ابتدا ستاره شناسان زيادي را به تفكر درباره ي خود وا داشتند. ما نمي توانستيم اين موضوع را درك كنيم كه چرا آنها در اثر جاذبه ي به وجود آمده از انفجارهاي هنگام شكل گيري ستارگان، رمبش نكرده اند. چه عاملي است كه ميليارد ها سال آنها را بدين شكل نگه داشته است. چرا جهان از گازها تهي نشده است؟
در سال 199ستاره شناسان سراسر جهان به اين نتيجه رسيدند كه براي حل اين معما بايد به بررسي پديده ي اغتشاش پرداخت. درست مشابه همان آشفتگي كه هنگام اضافه كردن شير به قهوه مشاهده مي كنيد، با اين تفاوت كه مقياس اين بررسي صد ها يا شايد هزاران سال نوري بزرگتر باشد.
اين پديده باعث به وجود آمدن حركت چرخشي در ابرها مي شود كه در نتيجه ي آن، ابرها نمي توانند به آساني رمبش كنند. اين آشفتگي ها مانند گرما و امواج ضربه كه از درون ابر نشأت  مي گيرند عملكردي شبيه به نيروهاي بيروني ناشي از حركت چرخشي كهكشان و انفجار ابرنواختر ها دارند. همچنين نيروهاي مغناطيسي ناشي از قرار گرفتن ذرات باردار مانند الكترون ها، پروتون ها و يون ها در ميدان مغناطيسي موجود در اين ابر ها، مانع رمبش آنها مي گردد.
در كنار محدوديت هايي كه اين نيروها براي ابر ها به وجود مي آورند، بايد اين را نيز بدانيم كه اصولا ستارگان با هم تلفيق نمي شوند. نكته ي مهم اين است ابر هاي مولكولي عظيم يك شكل نيستند. در حقيقت آنها ساختار هاي پويايي از رشته هاي چگال و هسته هايي هستند كه به هم گره خورده اند. اين رشته ها بعد از ده ها هزار سال كم كم سرد شده و آشفتگي و ميدان مغناطيسي در آنها از بين مي رود.
           
 
يك گلبول سياه به نام BHR 71 كه در حال بيرون آمدن از پيله ي خود است. سمت چپ تصويري را كه توسط آينه ي 2/8 متري Yepun تلسكوپ بزرگ رصد خانه ي جنوب اروپا گرفته شده نشان مي دهد كه در آن شراره هاي نور ستاره اي را مي بينيد كه از مجرايي كه توسط برون پاشي هاي يك ستاره ايجاد شده نمايان مي شود. در سمت راست عكسي با اشعه ي مصنوعي فرو سرخ مي بينيد كه توسط تلسكوپ فضايي Spitzer گرفته شده تا حجاب گرد و غبار را بردارد و برون پاشي هاي ستاره ي تازه متولد شده قابل رويت گردد.
 
اين آرامش به هسته اين اجازه را مي دهد كه با نيروي جاذبه ي خود بتواند يك يا چند توده ي مركزي را ايجاد كند- زير بناي تشكيل ستارگان. هر كدام از آنها به تنهايي جرمي معادل ده ها جرم خورشيدي از گرد و غبار دارند و نوعا بزرگي آنها 1/6سال نوري است؛ يعني 16بار بزرگتر از قطر مدار چرخش نپتون به دور خورشيد.
 
همواره اغتشاش و عدم تقارن در يك ابر در حال رمبش، باعث پديد آمدن توده اي از مواد با كمي حركت دوراني و يا تكانه ي زاويه اي مي شود. اين مواد به وجود آورنده ي پيش ستاره ي در حال چرخش توسط جاذبه كنار يكديگر نگه داشته شده و گرمايي كه به دست مي آورد- بر خلاف يك ستاره ي بالغ كه با انجام واكنش هاي هسته اي گرم مي شود- حاصل از برخورد ذرات ريز تشكيل دهنده ي آن به يكديگر است. در حالي كه نيروي جاذبه باعث انقباض هر چه بيشتر پيش ستاره مي شود، سرعت حركت اسپيني(چرخش به دور خود)آن بيشتروبيشتر مي گردد تا بتواند تكانه ي زاويه اي را متعادل نگه دارد.
اگر همه ي مواد در حال گردش مستقيما به سوي مركز سقوط كنند، سرعت حركت اسپيني توده به قدري زياد مي شود كه توده شروع به فروپاشي مي كند. در واقع، اگر راهي براي كاستن از سرعت حركت اسپيني نبود، فقط ستارگاني با جرم 05/جرم خورشيدي مي توانستند تشكيل شوند. اما ستارگان بسيار پر جرم تر از اين رقم هستند- به عنوان نمونه خورشيد ما.
اما اين معماي پيچيده فقط با حضور صفحه ي تجمع(accretion disk) حل مي شود. صفحه اي از گاز و گرد و غبار كه به دور پيش ستاره مي چرخد. در واقع وظيفه اين صفحه اين است كه به ذراتي كه سرعت اسپيني آنها پايين است، اجازه ي حركت به سمت مركز و جمع شدن بر روي پيش ستاره را بدهد و ذراتي كه سرعت اسپين آنها زياد است را همانند موشك هاي پر قدرتي، عمود بر صفحه ي تجمع به خارج سيستم راهنمايي كند و با اين كار تکانه زاويه اي را متعادل نگه دارد. تا به امروز 40پيش ستاره با يك چنين ساختاري شناسايي شده اند.
نتيجه ي هر كدام از اين برون ريزي هاي در امتداد محور اصلي، جت يونيزه اي است كه سرعتش به بيش از 10كيلومتر بر ثانيه مي رسد. اين جت ها نوعا توسط حباب هاي عظيمي از گاز احاطه شده اند كه سرعت اين حباب ها به چند ده كيلومتر در ثانيه مي رسد.
در حالي كه قطر صفحه ي تجمع بين 10تا 100واحد نجومي(A.U.) است، برون پاشي هاي دوقطبي پيش ستاره از 3 تا 3سال نوري از آن دورتر مي رود. آنها با خشونت را خود را از ميان مولكول هاي موجود در ابر باز مي كنند و به فضاي ميان ستاره اي وارد مي شوند.
 
ما تاكنون موفقيت هاي چشمگيري در يافتن رابطه ي فيزيكي بين درون ريزي ها( موادي كه به پيش ستاره اضافه مي شوند) و برون پاشي هاي (موادي كه به بيرون از سيستم رانده مي شوند) صفحه ي تجمع نداشته ايم. مشكل اساسي ما در اين مورد اين است كه تلسكوپ هاي امروزي ما قادر به ديدن جزئيات وقايعي كه نزديك پيش ستاره ها رخ مي دهند نيستند. شواهدي كه به دست ما مي رسد، در حقيقت تكه ها يا قسمت هاي كوچكي از اتفاقاتي است كه در مقياس هاي بزرگ (مثلاً لايه ي بيروني
 
عكس جت هاي پرتاب شده را از ستاره در رنگ هاي آبي و سبز و محدوده ي نزديك ستاره را با رنگ قرمز نمايش مي دهد. عليرغم اينكه مادون قرمز به داخل ابر هاي اطراف آن نفوذ كرده اما صفحه ي تجمع مانع  داشتن نگاه دقيق تري از ستاره مي شود.
 
صفحه ي تجمع يا برون پاشي ها) رخ مي دهد كه ما با استفاده از آنها و مدل هاي رياضي و فيزيكي خودمان، آنچه را كه در مقياس هاي كوچك رخ مي دهد استنتاج مي كنيم.
عنصر اصلي همه ي آنها، ميدان مغناطيسي است كه در تمام ديسك جريان دارد. در واقع اين ميدان مغناطيسي عامل بسيار مهمي در بيرون ريختن ذرات پر سرعت يوني در جهت عمود بر فلوي(شار) مغناطيسي گذرنده از صفحه ي تجمع است.
مدل هاي ما مي گويند كه گاز باقي مانده در ديسك سرعت اسپين پاييني دارد زيرا كه برون پاشي گازهاي پر سرعت مقدار زيادي از تکانه زاويه اي را مي گيرد و آن را متعادل نگه مي دارد. در اين هنگام است كه نيروي جاذبه قوي تر شده و بر نيروي گريز از مركز(centrifugal force) غلبه مي كند و به گاز كم سرعت درون سيستم اجازه ي تجمع بر روي پيش ستاره را مي دهد.
  شرح تصوير : ستاره ي جواني كه در حال برون پاشي است و محدوده ي آن 12 سال نوري است. اين
 
اما مدل ها توانايي شرح دادن همه ي پديده ها را ندارند.به عنوان مثال هنوزجزئيات چگونگي برون پاشي موادازطريق خطوط ميدان مغناطيسي واضح نيست. شايد اغتشاش وگرماي موضعي در فرستادن مواد پر سرعت به بالاي سطح ديسك نقش داشته باشند؛ جايي كه تشعشعات و شوك هاي پيش ستاره باعث يونيده شدن مواد مي شود. در اين هنگام است كه اين مواد به بيرون از سيستم رانده شده و تکانه زاويه اي با رفتن آنها كاهش مي يابد.
در سالهاي اخير به گروهي از منجمان از طرفFrancesca Bacciotti و Leonardo Testi (رصد خانه ي Arcetri ، ايتاليا) و افراد ديگر اين اجازه داده شد كه با كار كردن با تلسكوپ فضايي هابل از چرخش گاز هاي يونيده ي در جت هايي كه از طرف پيش ستارگاني كه بعدا ستاره ها را به وجود مي آورند نقشه برداري كنند. با فرض اينكه حركت آنها با حركت صفحه ي زيرين مطابقت داشته باشد، اندازه گيري هاي سرعت هاي آنها نشان مي داد كه از جايي با فاصله ي 03/تا 2 واحد نجومي از ستاره بيرون رانده مي شوند. شايد برون پاشي هايي كه خورشيد تازه شكل گرفته ي ما انجام مي داده از منطقه اي بوده كه زمين و سيارات دروني در آن قرار دارند.
            حتي نزديكترين پيش ستاره ها، صد ها سال نوري با زمين فاصله دارند. در يك چنين فاصله اي، فضايي كه برون پاشي ها از آنجا نشأت مي گيرند از زمين تحت زاويه ي 01/ثانيه ي قوسي ديده مي شود. اين رقم حتي فراتر از قدرت تفكيك تلسكوپ هابل است. اما آنتن بزرگ Atacama كه اكنون در كشور شيلي در دست ساخت است، چنين قدرت تفكيكي خواهد داشت.
با اين تلسكوپ شايد بتوانيم به پيش ستارگان متصل شويم و برون پاشي و درون ريزي هاي آنها را دقيق تر ببينيم. آيا رابطه اي بين پايگاه اغتشاشات جت هاي پر سرعت و به وجود آمدن سيارات زمين گونه وجود دارد؟ آيا سيارات فقط زماني مي توانند شكل بگيرند كه تجمعات بر روي پيش ستاره و برون پاشي ها به اتمام رسيده باشد؟ اينها از سوالاتي هستند كه ما بعد از ساخته شدن اين تلسكوپ راديويي در سال 2012 پيگيري خواهيم كرد.
صرف نظر از چگونگي و مقدار ماده ي از دست رفته، يك حقيقت واضح است: ستارگاني كه هم جرم خورشيد ما باشند، طي ده ها ميليون سال و با گرفتن ماده از صفحه ي اطرافشان تشكيل مي شوند. در حقيقت جت ها و تشعشعات پيش ستاره، گاز ها را از سيستم پاك مي كنند. البته تا جايي كه مقدار كمي گاز باقي بماند. بعد از چند ميليون سال، تجمع و برون پاشي ها به مقدار بسيار كمي مي رسد. ستاره در 10ميليون سال بعدي شروع به بالا بردن دما و فشار داخل هسته ي خود مي كند، تا جايي كه بتواند عمل گداخت هسته اي را بر روي مولكول هاي هيدروژن شروع كند- در اين زمان ستاره متولد شده است.باقي مانده ي گاز ها وغباروسنگريزه ها،يك سيستم سياره اي راپديد مي آورند.
سال قبل، ستاره شناسان فهميدند كه اين شكل براي پيدايش ستارگان فقط مناسب ستارگان بسيار كم جرم( 1/جرم خورشيدي يا 10برابر جرم مشتري) است. حتي كوتوله ي قهوه اي نيز كه جرمي برابر 15 تا 75 برابر جرم مشتري دارند (كه به سختي مي توانند از سيارات پر جرم تر شوند)، تقريبا با اين مدل پيش بيني شده كه مخصوص اجرامي با حجم 5 برابر مشتري است تشكيل مي شوند.
Neal Evans (دانشگاه Texas) و همراهانش با بكار بردن اشعه فروسرخ تلسكوپ فضايي Spitzer ناسا، در يك تحقيق بي سابقه توانستند كوتوله هاي قهوه اي جوان بي شماري را به عنوان كانديد در نزديكي ما بيابند كه هنوز در حال شكل گيري هستند. Ray Jayawardhana (دانشگاه Toronto ) اعلام كرد كه اين اجرام كم جرم مي توانند صفحه ي تجمع و برون پاشي ها را براي ما مشخص كنند. آيا ما با كوتوله هاي سرخ زيادي كه هر كدام يك منظومه ي سياره اي به همراه دارند احاطه شده ايم؟ البته اين ممكن است كه يك چنين ستارگاني در نزديكي ما بيشتر از ستارگاني مانند خورشيد باشند.
 
Subhanjoy Mohanty و همكارانش به تازگي اعلام كردند كه يك كوتوله ي قهوه اي را در نزديكي ما پيدا كرده اند كه همراهي به جرم يك سياره دارد كه اين همراه خود صفحه ي تجمع جداگانه اي دارد!اين بسيار تعجب آوراست كه كم جرم ترين اجرامي كه با اين روش تشكيل مي شوند داراي سياراتي باشند كه علي رغم كم جرم بودن از اين روش گردابي تبعيت مي كنند.
به طور قطع چند سال آينده علم نجوم با پيدا كردن منشأ پيدايش منظومه ي شمسي جذاب تر مي شود و ما به جواب دادن به اين سوال توانا تر خواهيم بود كه آيا سياراتي پيرامون ستارگان ديگري  هستند كه بتوانند پناه گاه حيات شوند؟  
By:  Debra Shepherd  From National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
منبع : مجله Sky & Telescope شماره ژوئن 2007


اشتراک گذاری در:

بیان دیدگاه

- لطفاً نام و دیدگاه‌ خود را با حروف فارسی تایپ کنید.
- سایت انجمن نجوم آماتوری ایران مجاز به ویرایش ادبی دیدگاه‌ها است.
- دیدگاه‌هایی که حاوی مطالب کذب، توهین یا بی‌احترامی و موارد مغایر با قوانین کشور باشند منتشر نخواهند شد.
- دیدگاه‌ها پس از تأیید منتشر می‌شوند.
نام:(اجباری)
رایانامه:(اجباری)
دیدگاه:

کد امنیتی:
(از چپ به راست)
https://telegram.me/iranastronomy
هم اکنون