عظمت کيهان و علم نجوم

ما در علم نجوم نياز داريم که درباره کميتهاي بزرگ، فواصل بزرگ، زمانهاي بلند و جمعيتهاي زياد سخن بگوييم، و اين مقادير را در ابعاد ميليون و ميليارد (ميليون 1000) اندازه بگيريم. فواصل در کهکشانها آنقدر بزرگند که عاقلانه نيست براي اينکه آن را با مقياس هاي معمولي، که براي اندازه گيري فواصل در زمين به کار مي بريم، مانند مايل يا کيلومتر بيان کنيم. حتي اگر ميلياردها مايل يا کيلومتر حرکت کنيم نيزنخواهيم توانست خيلي از زمين دور شويم. مي توانيم فواصل بزرگ را با مدت زماني که نور با سرعت زيادي آنرا بپيمايد، مشخص کنيم، و اين به ما اجازه مي دهد اعداد کوچکتري به کار ببريم. بدين طريق به جاي آنکه بگوييم خورشيد 93000000 مايل با ما فاصله دارد مي توانيم بگوييم 8 دقيقه نوري فاصله دارد. فاصله زمين تا خورشيد 1 واحد نجومي (Astronomical Unit: AU) خوانده مي شود. 5 ساعت طول مي کشد تا نور، فاصله خورشيد تا پلوتو را بپيمايد- که {قبلاً} دورترين سياره در منظومه شمسي {محسوب مي شد}- بنابراين مي گوييم پلوتو در فاصله حدود 5 ساعت نوري يا 40 AU (واحد نجومي) از خورشيد قرار دارد.
با نگاهي به آسمان شب مي توانيد صدها نقطه ي روشن ببينيد. بيشتر آنها ستاره هايي هستند در کهکشان ما «راه شيري» که يکي ازشايد ميلياردها کهکشان در جهان باشد. نزديکترين ستاره به خورشيد پروکسيما قنطورس- کوچکترين عضو سيستم سه تايي آلفا قنطورس در فاصله 2/4 سال نوري است. يک سال نوري، مسافتي است که نور در يک سال پيموده است، وبرابر است با 46ر9 ميليون ميليون يا 1012 × 9.46 کيلومتر. پس مي بينيد که استفاده کردن از واحد کيلومتر براي فواصل نجومي عملي نيست.
ما در کهکشان راه شيري زندگي مي کنيم. دليل اين نامگذاري اين است که از ديد ما مانند يک نوار درخشنده ي سفيد رنگي در آسمان شب ديده مي شود. کهکشان راه شيري يک سيستم عدسي مانند بزرگ، شامل ميلياردها ستاره است. خورشيد ما فقط يکي از آنهاست. وقتي اين کهکشان با نور دهي طولاني مدت عکس برداري مي شود، قسمتهايي از که آن قابل ديدن با چشم غير مسلح نبود، نمايان مي شود. دراين تصوير قسمتي از مرکز کهکشان در صورت فلکي قوس نشان داده شده است. نوارهاي تاريکي از غبارميان ستاره اي در مقابل نور ميليونها ستاره قرار گرفته است. سحابي هاي تابشي سرخ و سحابي بازتابي آبي نيز قابل رويتند. راه شيري شبيه کهکشان آندرومرا است. توجه کنيد که اين تصوير شبيه قسمت کوچکي از کهکشان مارپيچي NGC891 است که در تصوير بعد نشان داده شده است. ستاره قلب العقرب يک غول سرخ است، با حجم 300 برابر خورشيد، که به صورت يک ستاره روشن در پايين مرکز تصوير ديده مي شود.
اگر خورشيد را در فاصله ي 200 متري از زمين قرار دهيم و زمين به اندازه يک سکه ي 2 ريالي باشد، قنطورس بايد در فاصله 56300 کيلومتري قرار گيرد. همانطور که مي بينيد، بازهم اين ستاره در فاصله اي نه چندان نزديک قرار مي گيرد. خورشيد ستاره اي است معمولي که نزديکترين ستاره به زمين محسوب مي شود. راه شيري يک منظومه ي عدسي شکل غول آسا است که شامل ستاره ها، گازهاي ميان ستاره اي، غبار و ماده اسرارآميز سياه مي باشد. ستاره شناسان تخمين زده اند که راه شيري حدود 200 ميليارد ستاره دارد، بيشتر از تعداد دانه هاي شن در چندين کيلومتر ساحل شني! نور 100000 سال طول مي کشد تا از يک طرف اين عدسي به طرف ديگر آن برود، بنابراين اگر فکر مي کنيد خورشيد به طور غيرقابل تصوري دور است ديگر چطور مي خواهيد فواصل کيهاني را تصور کنيد؟! بقيه کهکشانها ميليونها يا حتي ميلياردها سال نوري از ما دورند. چه مي توانم بگويم؟ جهان فضاي بزرگ متحيرکننده و بسيار عظيمي است (و پيوسته در حال بزرگتر شدن است!)
خورشيد ما در جايي قرار گرفته است که مي توانيم به آن حومه ي راه شيري بگوييم، در فاصله حدود 30000 سال نوري از مرکز. خورشيد، مرکز کهکشان را دور مي زند و تحت تاثير قوه جاذبه مرکزکهکشان در هر 250 ميليون سال، يک «سال کيهاني» را ايجاد مي کند. اگر در موقعيتي تاريک و دور از نور چراغهاي شهر، با دقت به آسمان بنگريد، خواهيد فهميد که بيشتر ستارگان در نوار پهن سفيدرنگي، از يک سو به سوي ديگر آسمان جمع شده اند.
اين نوار، کهکشان راه شيري ما است که از موقعيت ما، که در درون آن هستيم اين طور ديده مي شود. وقتي مطالعات خود را با دوربين دو چشمي يا تلسکوپ، حتي با نوع کوچکي از آنها، ادامه مي دهيم همانطور که اولين بار گاليله در سال 1609 چنين کرد، ميليونها ستاره ديده مي شود که با چشمان غيرمسلح ديده نمي شدند.
خوشه هاي کهکشاني ساختارهاي بزرگي در جهان اند. آنها شامل صدها يا هزارها کهکشانند که که توسط نيروي گرانشي بدور مرکز جرم مشترکشان مي چرخند. اين تصوير با تلکسوپ 5/3 متري WIYN در کيت پيک آريزونا گرفته شده است، که نشان دهنده خوشه کهکشاني Abel 98 مي باشد. اين خوشه ي کهکشاني در فاصله عظيم 1000 ميليون سال نوري از ما قرار دارد، يعني اينکه نوري که اين تصوير را ساخته 1000 ميليون سال را طي کرده تا از آنجا به اينجا بيايد. همه ي اين تکه نورها در اين عکس کهکشانند که بعضي از آنها کروي اند و گرد به نظر مي رسند، و بقيه عدسي مانند هستند و در بعضي جهات، تخت به نظر مي رسند. صدها کهکشاني که قسمتي از اين خوشه اند، هر کدام شامل ميلياردها ستاره هستند.
سطح گازي خورشيد که «نور سپهر» نام دارد 6000 درجه سانتي گراد دما دارد. اين دما بسيار بالاست، در حدود 6 برابر گرمتر از دماي گدازه هاي آتشفشاني. با اينکه ما در فاصله بسيار دوري از خورشيد قرار داريم اين گرما را حس مي کنيم، و اين به خاطر بزرگي ابعاد خورشيد است. قطر خورشيد حدود 110 برابر زمين است. به عبارت ديگر، اين کوره نه فقط داغ است بلکه بسيار بزرگ است. از نگاه خورشيد، زمين فقط 115 برابر قطر خورشيد از آن فاصله دارد. يعني در مقايسه با فواصل بين ستاره اي که دهها ميليون برابر قطر خورشيد است، زمين به خورشيد نزديک محسوب مي شود.
انرژي خروجي از خورشيد و درخشش او، برابر مقدار عظيم 400 تريلون تريلون وات است. (يک تريلون تريلون: يک با 24 تا صفر در جلويش) ولي اين عدد براي ما غير قابل تصور است. مثلا اگر اين عدد 23 صفر داشت در ذهن ما تفاوت چنداني نداشت. ولي واقعيت اين است که اگر اين دما 23 صفر داشت، زندگي روي زمين کاملاً نابود مي شد. شايد شما تصور بهتري در مورد مقدار اين کميت بيابيد، اگر به شما بگويم که خورشيد در هر ثانيه چقدر انرژي توليد مي کند: اين انرژي بيشتر از مقدار انرژي اي است که انسان در تمام طول تاريخش مصرف کرده است! خورشيد انرژي خود را به فضا به طور يکنواخت و در تمام جهات مي تاباند و سياره ما فقط تکه کوچکي از آنرا جذب مي کند: حدود يک قسمت از 2 ميليارد قسمت.
اين همان انرژي اي است که از حيات ما بر روي زمين پشتيباني مي کند. اگر چه خورشيد مقداري از انرژي خود را به صورت تابشي غيرقابل رؤيت ساطع مي کند- مانند امواج راديويي، فروسرخ، فرابنفش و تابش پرتو X- بيشتر آنرا امواج قابل رويت تشکيل مي دهد، و براي همين است که مي توانيم آنرا ببينيم. نور فرابنفش خطرناک است اما خوشبختانه بخش اعظم آن توسط پوشش نازک حفاظتي اُزُن، دفع مي شود.
تمام ستارگان اساساً يک چيزند: يک کره ي گازي درخشنده. اگرچه تنوع بسياري در ستارگان وجود دارد: از کوچکترين آنها که فقط يک دهم خورشيد جرم و 1 هزارم آن درخشندگي دارند، تا ستاره پروکسيما قنطورس که در همين نزديکي است، و تا ستاره اي مثل ابط الجوزا در صورت فلکي جبار، با بزرگي 50 برابر جرم خورشيدي و 50000 برابر درخشندگي آن. ولي خورشيد ما بزرگتر از بيشتر ستارگان است. ستارگان به نظر کمنور مي رسند، زيرا خيلي دورتر از خورشيد هستند. به خاطر نزديکي خورشيد است که مي توانيم آنرا با جزئيات بسيار مطالعه کنيم. خورشيد کليدي است براي شناخت بقيه ستارگان.
ما در طول تاريخ در مورد طبيعت ستارگان انديشيده ايم و مطالعه کرده ايم، اما فقط در قرن بيستم توانستيم ساختار و تکامل آنها را و مخصوصاً منبع انرژي عظيمشان را بفهميم. يک ستاره شامل مقداري هيدروژن (حدود 75 درصد جرم)، هليوم (حدود 25 درصد) و مقدار کمي عناصر سنگين مي باشد. هليوم، در واقع، ابتدا توسط ستاره شناساني کشف شد که در حال مطالعه خورشيد بودند و تشخيص دادند که عنصر ناشناخته اي در خورشيد وجود دارد که آن را هليوم ( از کلمه ي يوناني هليوس به معناي خورشيد) ناميدند. گازهاي موجود در يک ستاره، کره اي را مي سازد که بين دو نيروي گرانشي (که مي خواهد به سمت مرکز فرو ريزد) و فشار گاز داغ (که به سمت بيرون هل مي دهد) در تعادل قرار مي گيرد. يک صد سال پيش توضيح اينکه چگونه نور خورشيد، توانسته در طول حداقل 5ر4 ميليارد سال ادامه پيدا کند غيرممکن بود - سن منظومه شمسي را از طريق راديواکتيويته ي شهاب سنگ ها و صخره ها در قرن اخير بدست آوردند. نظريه نسبيت که توسط آلبرت انيشتين (1955- 1879) فرمول بندي شد و رابطه مشهورش E=mc2، قسمتي از جواب اين معما بود.
اين يک کهکشان مارپيچي به نام NGC891 است (شماره 891 در فهرست عمومي جديدي از سحابيها، خوشه ها و کهکشانها.) در فاصله 10 ميليون سال نوري، اين کهکشان طوري مستقر شده است، که آنرا از لبه مي بينيم و توده ي غبار ميان ستاره اي را در مقابل صفحه نور ستارگانش مشاهده مي کنيم. اين توده ي غبار به ما اجازه نمي دهد درون کهکشان را ببينيم. ستارگانِ درخشانِ قابل رويت در اين تصوير، متعلق به کهکشان خودمان راه شيري هستند. ستاره شناسان ميليونها کهکشان مثل اين، که بسياري از آنها دورتر از يک ميليارد سال نوري هستند، را فهرست کرده اند.

منبع:تبيان