المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 مولکول اسرارآميز - قسمت دوم 
مولکول اسرارآميز - قسمت دوم زنگ تفريح فيزيك
شروع ستاره‌زايي

 

 


تشکیل ستاره‌ها

این تحولات شیمیایی تأثیری دگرگون‌کننده بر عالم داشتند چرا که اتم هیدروژن ویژگی عجیب و خاصی دارد: اگر یک تکه ابر از اتم‌های هیدروژن را منقبض کنید، دمای آن افزایش می‌یابد و انرژی حاصل در نهایت از انقباض ابر جلوگیری می‌کند. نتیجه یک ابر کوچک‌تر است که هیچ ساختار خاصي ندارد. پس اگر عالم فقط از اتم‌های هیدروژن تشکیل شده باشد، بسیار خسته کننده خواهد بود، چرا که هیچ تغییری در ساختار آن رخ نخواهد داد. 
 
اما با حضور هیبرید هلیوم همه چیز عوض می‌شود. این ماده باعث تشکیل مولکول هیدروژن از اتم‌های هیدروژن شد و این فرآیند باعث تولد جهان هستی شد. استنسيل توضیح می‌دهد: «مولکول‌ها مکانیزمی برای از بین بردن انرژی آزاد شده در حین انقباض دارند. مولکول‌ها می‌توانند این انرژی را به صورت پرتو به اطراف منتشر کنند و درنتیجه ابر گازی را خنک کنند تا به انقباض خود ادامه دهد. البته مولکول‌های هیدروژن بهترین گزینه برای خنک کردن و کاهش دما نیستند؛ با این حال می‌توانند یک ابر گازی با جرمی میلیون‌ها برابر جرم خورشید را در خود منقبض کنند تا رُمبش رخ دهد. در ابتدای عالم، درنتیجه‌ی این اتفاق ابرها به اولین ستاره‌های عالم تبدیل شدند. عصر تاریکی در حدود صدها هزار سال بعد و یا حتی یک میلیون سال بعد از این رویدادها، به تدریج به پایان رسید.

 

 

 

 


 

سحابي عقاب، يکي از ميليون‌ها ابري که محل تولد ستارگان است.

 


اولین ستاره‌هایی که در جهان شکل گرفتند، ستاره‌هایی غول پیکر و ناپایدار بودند که با سرعتی بالا عناصر سنگین در خود تولید می‌کردند و سپس به صورت ابرنواخترهای درخشان منفجر می‌شدند. سپس کربن، اکسیژن و سیلیکون در اثر این انفجار به اطراف پخش شده و فاز دومی از تحولات شیمیایی در عالم آغاز شد. دو ترکیب جدید یعنی مونو‌اکسید کربن‌ و آب توانستند ابرهای گازی را بسیار بهتر از هیدروژن مولکولی سرد کنند و درنتیجه تعداد بسیار زیادی ستاره در این ابرها متولد شدند. ذرات غبار تازه تشکیل شده، سطحی جامد تشکیل دادند که وقوع واکنش‌های پیچیده‌ی شیمیایی را تسهیل نمود. در نتیجه ملقمه‌ای اسیدی شامل هیدروژن و هلیوم راه را برای تشکیل کهکشان‌های بسیاری باز کرد. 
 

ممکن است در ابتدای خروج جهان هستی از عصر تاریکی اتفاق مهم‌تری نیز افتاده باشد. آوي لوئِب از دانشگاه هاروارد به این نکته اشاره می‌کند که در آن زمان دمای عالم در حدود 300 کلوین (یا 80 درجه فارنهایت، دمای اتاق) بوده است و این به آن معنی است که تمام جهان در شرایطی قابل زیست بوده است. در همان حین، انفجارهای ستاره‌ای منجر به پخش شدن عناصری زیستی مثل کربن، اکسیژن، نیتروژن و فسفر به محیط می‌شدند.  «لوئب» هر انفجار ستاره‌ای را به یک دستگاه انکوباتور تشبیه می‌کند که در آن عناصر ضروری برای تشکیل حیات تولید می‌شوند. وی اعتقاد دارد که تمام شدن عصر تاریکی مصادف با شروع حیات در عالم است. 
 
 
راهی برای یافتن مولکول‌های اولیه‌ی عالم

 

 

 

 

آرايه‌ي آلما

 عصر تاریکی قسمت مهمی از تاریخ عالم است که ما قادر به دیدن آن نیستیم، اما خوشبختانه برخی از ترکیبات بسیار کهن مربوط به این دوران همچنان باقی مانده‌اند. محاسبات شیمیایی نشان می‌دهند که هیبرید هلیوم در ابرهای اطراف کهکشان‌ها و ابرنواخترهای بسیار دور و یا حتی در سحابی‌های سیاره‌ای جدیدتر (لایه‌هایی از گاز که از ستاره‌هایی کهنسال و شبیه به خورشید خارج می‌شوند.) یافت می‌شود. با این حال تلاش برای مشاهده‌ی این ماده همچنان بی‌نتیجه مانده است. استنسيل توضیح می‌دهد: درست است که هنوز نتوانسته‌ایم هیبرید هلیوم را مشاهده کنیم، اما قطعاً این ماده وجود دارد. مشکل اینجاست که مقدار آن بسیار ناچیز است. وی اضافه می‌کند که اخترشناسان تا دهه‌ی 1990 نتوانستند مولکول H3+ را مشاهده کنند چرا که نمی‌دانستند باید به کجا نگاه کنند. درمورد هلیوم هیبرید، استنسيل با توجه به ساخت دو رصدخانه‌ی جدید در دهه‌ی جاری، امیدوار است که این ماده رصد شود؛ رصدخانه‌ی ALMA در شیلی و تلسکوپ فضایی James Webb که جانشین تلسکوپ هابل خواهد شد. این تلسکوپ‌ها قادر به مشاهده‌ی یک ستاره‌ی نسل اول به طور جداگانه نخواهند بود، اما شاید بتوانند یک خوشه‌ی ستاره‌ای از این دسته را تشخیص دهند.

 

استنسيل اعتقاد دارد که همچنان باید روی مدل‌های مربوط به شروع جهان کار شود و امیدوار است تا زمانی که تلسکوپ جيمز وب آماده‌ی کار شود این مدل‌ها بهینه شوند. در حال حاضر افراد زیادی روی هیبرید هلیوم کار نمی‌کنند اما تلاش برای یافتن این ماده همچنان ادامه دارد.

 

 

 

آينه‌هاي تلسکوپ جيمز وب


Corey S. Powell

 

منابع مفيد:


مولکول اسرارآميز-قسمت اول

 

آينه‌ي فضايي


انفجار بزرگ


انفجار بزرگ به زبان ساده - دانشگاه ويسکازين

 

 صفحه‌ي رسمي رصدخانه‌ي آلما


صفحه‌ي رسمي جيمز وب

 

1393/8/20لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  1886
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  1886