تیتر امروز

گفتگو با لطف‌الله میثمی؛ چریک باهوش در محاصره!
تنگنا برنامه سوم- بخش اول

گفتگو با لطف‌الله میثمی؛ چریک باهوش در محاصره!

«تنگنا» عنوان برنامه‌ای از مجموعه رسانه‌ای دیدار است که به گفتگوهای صریح با سیاستمداران ایرانی در مورد زندگی سیاسی آن‌ها اختصاص دارد. لطف‌الله میثمی میهمان سومین برنامه تنگنا بوده است.
دانش آدینه ۲۹

در ۲۹ امین شماره دانش آدینه، سروش زمانی مقدم به تشریح پدیده لنزینگ گرانشی و اثرات آن بر مشاهدات ما از کیهان بی‌انت‌ها پرداخته است.

کد خبر: ۸۳۳۵۷
۱۷:۰۵ - ۱۵ اسفند ۱۳۹۹

حلقه خندان انیشتین در کیهان

دیدارنیوز ـ سروش زمانی‌مقدم: غالبا با شنیدن نام "لنز"، به یاد وسیله‌ای اپتیکی می‌افتیم، که با داشتن عدسی‌های درون خود، می‌تواند نور را خم کرده، موجب انحراف در مسیر اولیه آن شده و به مسیر جدید دیگری هدایت کند.

اما این تنها "لنز" خم کننده نور نیست!

برای بررسی این مطلب لازمست که ابتدا کمی به عقب بازگردیم. برطبق نظر نیوتن، منطبق با شالوده فیزیک کلاسیک، نور در مسیری مستقیم حرکت می‌کرد. اما با ورود نظریه نسبیت عام اینشتین، به دنیای فیزیک مدرن، خود وی پیش بینی کرد که:
"اگر پرتو نور از کنار جسم پرجرمی که دارای میدان گرانشی بسیار قوی می‌باشد عبور کند، آنگاه پرتو نور دچار انحراف شده و در واقع از مسیر مستقیم اولیه خود خارج می‌شود".


بیشتر بخوانید: سیاهچاله‌ها مو ندارند



ماجرا از آنجا آغاز شد که در واقع چند سال پس از ارائه نسبیت عام، شخصی به نام "رودی مندل" که یک اخترشناس آماتور بود متوجه محاسبات چاپ نشده اینشتین که درباره میزان انحراف نور توسط گرانش بود می‌شود و از او می‌خواهد که محاسباتش را در این باره به چاپ برساند!

بالاخره در سال ۱۹۳۶، یعنی هفده سال پس از تایید قطعی نظریه نسبیت عام توسط آرتور ادینگتن، اینشتین به توصیه مندل عمل کرد و مقاله بسیار کوتاهی را در این باره با عنوان:

"عملکرد لنز-مانند یک ستاره توسط انحراف نور در میدان گرانشی" در نشریه معتبر "ساینس" به چاپ رساند و جالب آنکه در ابتدا و در مقدمه همان مقاله اش به گوشزد رودی مندل به وی درباره به چاپ رساندن آن مقاله نیز اشاره کرد.

حلقه خندان انیشتین در کیهان

 

اهمیت این مقاله کوتاه و محتوای بسیار مهمی که در آن محاسبات کوتاه بود در آنست که از آنجایی که بر طبق نتایج نسبیت عام، جرم می‌تواند فضا-زمان را خمیده کند، در نتیجه میدان گرانشی ایجاد شده توسط این خمیدگی، می‌تواند نور را منحرف کند؛ بنابراین خود فضا، همانند یک لنز یا یک عدسی اپتیکی، عملا باعث خمش پرتو نور شده و همانطور که خواهیم دید باعث می‌شود تا جرم مذکور که توسط پرتو‌های نور رویت می‌شود، بزرگتر و نزدیکتر به نظر آید.


بیشتر بخوانید: بقاء تمدن انسانی؛ هدفمند یا تابع اتفاق



در واقع برطبق نتایج این محاسبات، معنای انحنای نور در میدان گرانشی آن بود که اگر بر فرض ستاره درخشانی در پشت یک جرم بسیار سنگین همچون یک سیاهچاله قرار داشته باشد، پرتو‌های نوری که از آن ستاره در جهت‌های مختلف پراکنده می‌شوند، می‌توانند در اطراف آن سیاهچاله پرجرم و سنگین خم شده، از کنار آن عبور کرده و دوباره همگرا شوند و در نتیجه باعث بزرگنمایی ستاره مذکور شوند.

این به وضوح همان عملی است که یک عدسی عینک انجام می‌دهد و جسم مورد نظر را بزرگتر از واقع نشان می‌دهد.

هرچند که اینشتین مقاله مذکور را با این نتیجه گیری به اتمام رساند که احتمال دیدن چنین رویدادی صفر است، اما حدودا یک سال بعد از آن مقاله مشهور بود که شخصی به نام "زویکی" پیشنهاد کرد که یک "خوشه کهکشانی" پرجرم این بار می‌تواند نقش لنز گرانشی را داشته باشد و این تازه آغاز ماجرا بود!

این کشف بزرگ که امروزه اثر "لنزینگ گرانشی" نامیده می‌شود، نه تنها در سال‌های بعد، با نتایج قابل مشاهده خود، به عنوان یکی آزمون‌های تجربی مهم برای تایید نظریه نسبیت عام در نظر گرفته شد، بلکه با نتایج کاربردی خود در نجوم رصدی، بستری را برای مشاهده ستاره‌ها و حتی کهکشان‌های بسیار دوردست کیهان فراهم آورد.

بر مبنای یک نمونه خاص این پدیده که به اثر "حلقه اینشتین" نیز معروف است، تصویر یک کهکشان دورتر، توسط یک سیاهچاله و یا حتی یک کهکشان نزدیکتر به ما، آنقدر خمیده شده و به اصطلاح تاب برمی دارد تا شبیه به یک دایره کامل شود.


بیشتر بخوانید: رقص کیهانی در گلستانی همیشه خوش



نمونه جالبی از این پدیده که توسط تلسکوپ فضایی هابل ثبت شده است، تصویر جالبی است که به "تصویر چهره خندان" معروف شده است و به زیبایی هرچه تمامتر اثر لنزینگ گرانشی را به اثبات می‌رساند.

 

حلقه خندان انیشتین در کیهان

 

همانطور که بیان شد، چنین قوس‌های زیبایی که بعضا "حلقه اینشتین" نیز نامیده می‌شوند، زمانی ایجاد می‌شوند که پرتو نور از اجرامی همانند برخی کهکشان‌های دوردست، از کنار اجرام بسیار سنگین گذر کنند.

امروزه اثر لنزینگ و همگرایی گرانشی از مهم‌ترین پدیده‌های رصدی است که در بسیاری از موارد از جمله جستجوی سیارات فرا خورشیدی و مطالعه و پژوهش ماده و انرژی تاریک کاربرد‌های فراوانی دارد.

البته باید خاطر نشان کرد که رصد نتایج و آثار دقیق همگرایی گرانشی یا به بیان دیگر، مشاهده عملکرد لنز گرانشی، در پهنه کیهان، نیاز به داشتن شرایط و موقعیت فیزیکی خاص اجرام دارد که همواره امکان‌پذیر نیست و لذا امکان بروز خطا در تحلیل رصد‌ها بسیار بالاست.

برای مثال برای همگرایی پرتو‌های نوری یک کهکشان، لازمست که در راستای رصدمان، یک کهکشان، پشت سر کهکشان بزرگ دیگری جاخوش کرده باشد تا اثر لنزینگ کهکشان بزرگ پیش رویمان، به خوبی مشخص شود.

جالب است که بدانیم، در این میان متخصصان این حوزه برای کاهش هرچه بیشتر خطا‌های ممکن انسانی، از هوش مصنوعی نیز بهره می‌برند.

روش کار بصورت خلاصه به این صورت است که الگو‌ها یا مدل‌های تشخیصی اثر لنزینگ را که از پیش تهیه کرده‌اند، با عکس‌ها و تصاویر رصدی که دربردارنده این اثر است، تطبیق یا به اصطلاح "ترین" می‌دهند تا بتوان با مدل مذکور این اثر‌های احتمالی را بدرستی تشخیص داد.

از طرف دیگر برای کاهش هرچه بیشتر خطا‌های ممکن، مدل‌ها را با تصاویری که در آن‌ها اثر لنزینگ وجود ندارد نیز تطبیق و "ترین" می‌دهند، و سپس مدل تطبیق داده شده را با تصاویر رصد شده با تلسکوپ‌ها آزمایش می‌کنند تا در نهایت اثر‌های لنزینگ را پیدا کنند.

از کاربرد‌های مهم دیگر این پدیده کیهانی، پژوهش و مطالعه "ابرنواختر"‌ها است.
 

بیشتر بخوانید: نگاهی به نظریه جهان تورمی

"ابرنواخترها" که پدیده‌های نجومی معمول و پرتعداد در کیهان هستند، روایتگر فرآیند انفجار ستاره‌ها در پایان عمرشان هستند. اما از آنجا که زمان انفجار ستاره‌ها قابل پیش بینی نیستند، رصد چنین دست رخداد‌هایی در مراحل ابتدایی و بررسی آنچه که در این زمان‌ها اتفاق می‌افتد، عموما برای متخصصان روشن نبوده و سازوکار انجام آن واضح نیست.

در این میان در مواردی می‌توان با کمک اثرات لنزینگ گرانشی، رویداد‌های ابرنواختری را در مراحل اولیه خود نیز رصد کرد.

امروزه سازوکار اثر لنزینگ به عنوان یکی از مهمترین پیش‌بینی‌های نسبیت عام، به خوبی برای متخصصان شناخته شده است و از دهه ۹۰ میلادی "ریزهمگرایی گرانشی" نیز روشی جدی برای مطالعه لنز‌های کوچک مانند ستاره‌ها، سیاهچاله‌های برجا مانده از پایان عمر ستاره‌ها و حتی ریز هاله‌های "ماده تاریک" شده است.

در این نوع همگرایی که عمدتا "میکرولنزینگ گرانشی" نیز نامیده می‌شود، به خاطر ضعیف بودن جرم لنز، امکان تفکیک تصویر‌ها وجود ندارد و بنابراین فقط از طریق مطالعه تغییرات شدت نور می‌توان پی به آثار همگرایی پرتو‌های نور برد.

بیشتر بخوانید: متوشالح؛ ستاره‌ای که از جهان پیرتر است

همچنین از آنجایی که مطالعات جدید بیان می‌کند که "احتمالا سیاهچاله‌های پر جرم می‌توانند از ماده تاریک بوجود آمده باشند"، اثرات همگرایی گرانشی احتمالا خواهند توانست نقش موثرتری در پژوهش‌های مربوط به ماده تاریک در عالم داشته باشند.

در واقع در برخی موارد، مشاهدات رصدی نشان می‌دهند که نور کهکشان‌های دوردست و خوشه‌های کهکشانی، در مسیر‌های بزرگی خمیده می‌شوند و حتی بصورت حلقه در می‌آیند. این میزان از خمیدگی ناشی از تجمع بسیار زیاد جرم است که عمدتا می‌توان با محاسبات نشان داد که چنین خمیدگی‌هایی بدون وجود ماده تاریک کیهانی، امکان پذیر نیست.
ارسال نظرات
نام:
ایمیل:
نظر: