دانشمندان سازمان تحقیقات هسته ­ای اروپا(CERN) با مشاهده برخوردها در برخورد دهنده هادرونی بزرگ، سعی در درک بیشتر “سوپ بنیادین” که بعد از بیگ­ بنگ وجود داشت، دارند. دانشمندان در آزمایشات خود نشان دادند که برخوردهای پروتونی می­ توانند ذرات جدید بسیاری را به وجود بیاورند. این اولین بار است که چنین مشاهده ­ای در برخوردهایی غیر از برخوردهای هسته­ ای سنگین صورت گرفته است.

چند میلیاردم ثانیه پس از بیگ ­بنگ(مورد قبول ­ترین نظریه در مورد چگونگی تشکیل جهان) ذرات اولیه­ ای مثل پروتون­ها و نوترون­ها وجود نداشتند. در عوض بلوک ­های سازنده این ذرات(کوارک و گلون)در یک سوپ بنیادین داغ وجود داشتند که به راحتی می ­توانستند حرکت کنند. این سوپ به عنوان پلاسمای کوارکی-گلونی نیز شناخته می­ شود.

مطالعه پلاسمای کوارکی-گلونی دانشمندان را قادر می­سازد که ویژگی­ های نیروی قوی هسته ­ای را به دقت بررسی کنند؛ این نیرو به عنوان یکی از چهار نیروی بنیادین طبیعت شناخته می­ شود. سه نیروی دیگر، نیروی ضعیف هسته­ ای، گرانش و الکترومغناطیس می­ باشد. اما برای خلق این پلاسما، دانشمندان به دمای بسیار بالا و مقادیر بالای انرژی نیاز دارند.این عوامل که می ­توان آنها را در برخورددهنده هادرونی بزرگ به وجود آورد، به کوارک­ها و گلون­ها کمک می­ کند که آزادانه حرکت کنند. اما فقط در برخوردهای خاصی “کوارک خاص” به وجود می ­آید که همان برخوردهای هسته­ ای سنگین است.

هادرون­ های خاص ذرات شناخته ­شده­ ای هستند که شامل Xi، امگا و کائون می­ شوند. وقتی که پلاسمای کوارکی-گلونی تولید می­ شود، میزان تولید ذرات خاص بیشتر می­ شود. دانشمندان پروژۀ آلیس- ALICE(شناسایی و مطالعه پلاسمای کوارکی-گلونی) در سازمان مذکور نشان دادند که این پدیده، تولید ذرات خاص حاوی کوارک، می­ تواند نتیجه برخورد پروتون­ ها باشد که بسیار سبک ­تر هستند.

تولید کوارک­ های خاص با استفاده از پروتون از هستۀ سنگین آسانتر می­ باشد. به این معنی که دانشمندان می ­توانند آزمایشات بیشتری بر روی پلاسمای بنیادین جهان هستی انجام دهند. “فدریکو آنتینوری” سخنگوی پروژه آلیس در یک بیانیه اعلام کرد: «ما هیجان بسیاری در مورد این پروژه داریم. اکنون ما در حال یادگیری بیشتر در مورد این حالت بنیادین از ماده هستیم. ایزوله­ کردن پدیده پلاسمای کوارکی-گلونی در ابعاد کوچکتر و ساده ­تر، مثلا برخورد دو پروتون، پنجره جدیدی به روی مطالعات ویژگی­ های حالت بنیادین کیهان باز می­ کند.»

دانشمندان علاوه بر یافتن راه ­های پیشرفت این تحقیقات، متوجه شدند سرعت تولید ذرات خاص از سرعت تولید دیگر ذرات در برخورد مشابه، بالاتر است. محققان بر این باورند افزایش میزان تولید ذرات خاص نتیجۀ تشکیل پلاسمای کوارکی-گلونی می ­باشد و مطالعه این میزان تولید ذرات، به دانشمندان در فهم ساز و کارهای میکروسکوپی کمک می­ کند.

به گفته محققان این یافته­ ها مدل ­های نظری کنونی که افزایش تولید ذرات خاص را پیش­ بینی نکرده ­اند، به چالش می­ کشد. آنها افزودند: « این نتایج ممکن است منتهی به کشف مکانیزمی جدید از علم فیزیک شود. تحقیقات بیشتر در زمینه افزایش میزان تولید در سیستم­ های کوچک ضروری می­باشد و همچنین یافتن پاسخ این سوال که آیا تولید ذرات در زمان تعادل گرمایی اشباع و متوقف می­ شود و یا اینکه ادامه می ­یابد.» جزئیات بیشتر این یافته ها در مجله Nature Physics منتشر شده است.

منبع: newsweek.com

دانیل کاسینز می گوید: اولین امواج گرانشی که دریافت شدند، نظریه گرانش اینشتین را تایید  کردند، اما امواجی که دریافت می شوند، ممکن است آن را از اعتبار بیندازند.

gwaves feat new

در زمان های بسیار دور، در یک کهکشان دوردست، دو سیاهچاله با هم برخورد کردند. ما این را از آنجا می دانیم که بیش از یک میلیارد سال بعد، در صبح روز ۱۴ سپتامبر سال ۲۰۱۵ آن را دریافت کردیم: در جهانی که حساس‌ترین دستگاه اندازه‌گیری، یعنی پرتوهای لیزری که در مقابل امواج بسیار ریز در فضا-زمان در بالای کره زمین حساسیت نشان می دهد.

اولین شناسایی امواج گرانشی به خاطر درخواست خیل عظیمی از دانشمندان برجسته و همچنین برای تایید نظریه گرانش اینشتین(نظریه نسبیت عام) بوده است. بعد از آن، مراکز شناسایی، این امواج را بیش از پنج بار مشاهده کرده‌اند. اما این فقط اول ماجرا بود. اگرچه هر آنچه که از اولین امواج دریافتی یاد گرفتیم مطابق با نظریه اصلی اینشتین بود. اما امواجی که در حال دریافت آنها هستیم ممکن است آن نظریه را زیر سوال ببرند.

امواج گرانشی ما را به جاهای کور و نامشخصی می برد، جاهایی که ساختار کیهان بسیار پیچیده و گرانش بی‌نهایت است. به طوری که بهترین نظریه‌های ما به محدودیت‌هایشان  می رسند. “سالواتور ویتاله” از موسسه تکنولوژی ماساچوست می گوید: «اگر در نظریه نسبیت عام نقصی وجود داشته باشد، ما آن را در این نقاط باید پیدا کنیم.»

در حالی که مهندسان، لیزرها را دوباره کالیبره می کنند تا آشکارسازها را حساس‌تر و دقیق تر کنند، فیزیکدانان پیش‌بینی‌های خود را درباره اینکه چه اتفاقی ممکن است بیفتد آرام زمزمه می کنند. در حال حاضر نظریه‌پردازان، سعی در پروراندن عجایب کیهانی هستند تا بتوانند فهم ما از سیاهچاله‌ها، گرانش و خود فضا-زمان را تغییر دهند. یافتن سیگنال‌های عجیبی که آنها درباره‌شان می گویند، آسان نیست؛ حتی در پاره‌ای از موارد، ما به سختی متوجه می شویم که به دنبال چه چیزی هستیم. اما یک گروه از فیزیکدانان ادعا می کنند که ما به سختی آنها را پیدا کرده‌ایم.

فهم تازه ما از گرانش در سال ۱۹۱۵ ترسیم شد، زمانی که اینشتین آخرین تغییرات را بر روی نظریه نسبیت عام خود انجام داد. نظریۀ قبل از آن که توسط آیزاک نیوتن طراحی شده بود، تقریب نسبتاً خوبی در مقیاس‌های کوچک داشت، اما به محض اینکه شما اجرام بزرگی مانند ستاره و سیارات را در نظر می گیرید، نظریه نیوتن کارایی خود را از دست می دهد. در تصویر جدید اینشتین از کیهان، گرانش نتیجۀ اجرام سنگینی است که تار و پود جهان هستی را خم کرده تا نقاط تاریکی را بسازند که هر چیزی که نزدیک آنهاست را به سمت خود بکشد. با اینکه نظریه او بارها و بارها در قرن اخیر مورد آزمایش قرار گرفته است، اما پیش‌بینی‌های او هیچ موقع مطابق با آن چیزی که می خواست به دست آورد، نبود.

تنها ایده‌ای که نمی توانستیم نادیده بگیریم این بود که اجرام سنگینی که به هم نزدیک می شوند ممکن است فضا-زمان را به طور چشمگیری فشرده یا منبسط کنند، به طوری که ریز موج‌ها را در هر جهتی بگسترانند، مانند سنگ ریزه‌ای که در استخری پرتاب می شود. مسئله این بود که گمان می رفت رویدادهایی که این امواج گرانشی را تولید می کنند بسیار قوی هستند، در حال که خود امواج بسیار آرام هستند. فضا-زمان سفت است و به آسانی نوسان نمی کند. برای داشتن شانس دیدن امواج گرانشی که میلیاردها سال نوری در کهکشان سفر کرده‌اند، لازم است آنها را مانند نسبت‌مان  به کهکشان راه شیری در نظر بگیریم.

تصویری از رصدخانه لیزری هنفورد در سمت راست و لیوینگستون در سمت چپ

همین موضوع، برای دانشمندانی که در دهه ۱۹۶۰ مرکز لایگو(LIGO) را ایجاد کردند، یک چالش به شمار می رفت. در حال حاضر، این مرکز دو آشکارساز “L-Shaped” (به شکل حرف انگلیسی L) دارد، یکی در لوینگستون واقع در لویزیانا، و دیگری در هنفورد واقع در واشینگتن. هر کدام از آینه‌هایی استفاده می کنند که پرتوهای لیزری هماهنگ شده را در بازوهای ۴ کیلومتری آشکارسازها پرتاب می کنند. زمانی که امواج گرانشی از میان آنها می گذرد، طول بازوها تغییر نا محسوسی خواهند داشت و هنوز پرتوها به میزان قابل توجهی غیر هماهنگ خواهند بود.

اما رسیدن به این حساسیت نیمی از قضیه است. فهمیدن اینکه سیگنال‌های یافته شده در مرکز لایگو به چه چیزی شبیه است، و اینکه چگونه می توانیم آنها را از بقیۀ ارتعاشاتی که از آشکارسازها می گذرد جدا کنیم، به انرژی فوق‌العاده‌ای نیاز دارد. به طرز شگفت‌آوری، ۹۰۰ همکاری قوی علمی در مرکز لایگو موفق به پیدا کردن سیگنال‌های مورد نظر شد. آنها نه تنها توانستند یک موج گرانشی را در کیهان پیدا کنند، بلکه توانستند اطلاعاتی را هم که آن موج با خود حمل می کرد، رمزگشایی کنند. برای مثال به همین طریق است که در مورد جرم سیاهچاله‌هایی که این امواج را تولید می کنند، یا برخورد ستاره‌های نوترونی ابر چگال که می توانند با عناصر سنگین در کیهان بذر افشانی کنند شناخت داریم.

دوران ستاره‌شناسی امواج گرانشی دیر شروع شده است. از زمانی که دومین سری از مشاهدات مرکز لایگو در ماه آگوست ۲۰۱۷ به پایان رسید، آشکارسازها به منظور افزایش حساسیت دستگاه‌ها، به روز رسانی شده‌اند. حتی سومین آشکارساز هم به نام ویرگو در پیزا واقع در ایتالیا به آنها وصل شده است. هنگامی که امسال سومین سری مشاهدات امسال به راه بیفتد، ما هر هفته امواج گرانشی را خواهیم یافت، و سیگنال‌های دریافتی دقیق‌تر از همیشه خواهد بود. اینها ممکن است باعث شود چیزی دیده شود که با نظریه نسبیت عام سازگار نباشد.

ریچارد اوشاگنسی  از موسسه تکنولوژی روچستر می گوید: «این برای بد نام کردن اینشتین نیست، اما دلایل خوبی وجود دارد که می توانند نظریه او را در بعضی مقیاس‌ها زیر سوال ببرند.» طبق مشاهدات، دو عامل آزاردهندۀ کیهانی، شناخته شده‌ترین موانعی هستند که در سر راه پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام اینشتین وجود دارند: اولی ماده تاریک، ماده غیر قابل مشاهده‌ای که توضیح می دهد چرا کهکشان‌ها سریع تر از سرعتی که جرمشان به آنها اجازه می دهد گردش می کنند؛ و انرژی تاریک، اثر رمزآلودی که باعث که می شود کیهان با نرخی رو به افزایش منبسط شود.

حقیقتی وجود دارد که در آن نظریه نسبیت عام با مکانیک کوانتومی، یعنی نظریه‌ای که اساس ذرات و نیروها غیر از گرانش را توضیح می دهد، ناسازگار است. در بخش‌های زیادی مکانیک کوانتومی برای جهان بسیار کوچک پیش‌بینی‌های خود را انجام می دهد. اما هنگاهی که به سیاهچاله‌ها می رسد، چیز مهمی برای ارائه دارد. با توجه به نظریۀ اینشتین، افق رویداد یک سیاهچاله، سطحی را نشان می دهد که هیچ چیز ورای آن نمی تواند از کشش سیاهچاله فرار کند. همه اهمیتش به خاطر این است که یک مرز فیزیکی است. در نسبیت، افق رویداد، غیر واقعی است. در واقع چیزی در آنجا نیست. اما مکانیک کوانتومی بیان می کند افق رویداد باید دیواری آتشین باشد. حلقه‌ای از ذرات پر انرژی که هر چیز که از آن می گذرد را خاکستر می کند.

هیچگاه راهی برای آزمودن این ایده وجود نداشت. اما طولی نکشید که پس از اولین آشکارسازی مرکز لایگو در سال ۲۰۱۵، دو تیم مستقل بیان کردند که دیوار آتشین، یا در واقع هر چیزی که ماده افق رویداد را می سازد، امواج گرانشی حاصل از برخورد سیاهچاله‌ها را منعکس می کند. “نیایش افشردی” از موسسه پریمتر در واترلو واقع در کانادا که یکی از آن دو گروه را هدایت می کند، می گوید:« تا زمانی که چیزی در آن جا هست، شما باید پژواک ها را به دست آورید. پرسش این است که چقدر بعد از ادغام دو سیاهچاله منتظر پژواک آنها باشیم؟»

ادغام سیاهچاله‌ها امواجی را در فضا-زمان ساطع می کند، البته اگر وجود داشته باشند!

در سال ۲۰۱۶ تیم افشردی مدل ساده‌ای مطرح کرد برای این منظور که افق رویداد چه چیزی می تواند باشد و اینکه نتیجۀ از هم گسیختگی پژواک‌ها چگونه خواهد بود. سپس آنها به داده‌های در دسترس و عمومی مرکز لایگو نگاهی انداختند. آنچه که با آن مواجه شدند تعجب برانگیز بود: برای سیگنال‌های هر سه موج گرانشی که بررسی کردند، پس از ادغام سیاهچاله‌ها در هم، پژواک‌هایی درست با فاصله‌های زمانی پیش‌بینی شده وجود داشت. [مترجم: پژواک‌های ادغام دو سیاهچاله که در نمودار زیر با دایره آبی رنگ مشخص شده، در هر سه سیگنال، در بازه‌های زمانی مشابه پدیدار شد. چیزی که بدون دیوارآتشین، امکان پدیدار شدنش بسیار کم بود].

Untitled

آنها چه بودند؟ محاسبات افشردی  می گوید که بدون دیوارآتشین، شانس یافتن سیگنالی مشابه از صدایی تصادفی برابر با یک صدم است. برای متقاعد شدن همکارانش، این اثر خودش را در یک تصویر از سه میلیون تصویر نشان می دهد. اگر ادعای افشردی بررسی شود، اولین تناقض برای نظریه نسبیت اینشتین خواهد بود. این تناقض می تواند دو انتخاب به ما بدهد: «یکی اینکه نظریه اینشتین نیازمند بازنویسی است تا با دیوارآتشین سازگار باشد، یا ما باید مفهوم سیاهچاله‌ها را به طور کامل کنار بگذاریم. در این مورد، نظریه اینشتین می تواند کمابیش سالم بماند، تا زمانی که بعضی از مدعیان مقلد رفتار این جانوران کیهانی پدیدار شوند. پائولو پانی از دانشگاه ساپینزای رم می گوید که “گزینه دوم انقلاب بزرگی را به وجود خواهد آورد.»

mg.

طبیعتا همه از این مشاهدات قانع نمی شوند. هنگامی که امسال اعضای مرکز همکاری لایگو آنالیزهای خود را تکمیل کردند، شانس اینکه صدایی تصادفی که  بتواند سیگنال مشابهی را به وجود بیاورد دو برابر خواهد شد. این تیم همچنین شواهد محکمه پسندی را برای اهمیت اندک آماری پژواک‌هایی که از ادغام سیاه‌چاله می آید را یادآور شد. به بیان دیگر، بلندترین پژواک‌ها از ضعیف ترین سیگنال ها می آیند. این اتفاقی مشکوک است. “نیکولاس یونس” از دانشگاه ایالتی مونتانا می گوید: «تصور کنید کسی بر سر شما فریاد می کشد و شما پژواکی نمی شنوید، اما کمی بعد شما نجوایی می شنوید و بعد پژواک‌هایی دریافت می کنید. به نظر نمی رسد که کمی مرموز است؟»

در حال حاضر، بسیاری از کیهان‌شناسان باور دارند که ادعای افشردی نارس است. اما با افزایش اطلاعات و داده‌ها می تواند به سمتی تغییر کند که مدل بهتری از سیگنال‌های تولیدی توسط دیوار آتشین را ارائه دهد. چیزی که قطعی است این است که جستجو برای یافتن پژواک‌های سیاهچاله به خوبی ادامه دارد. مرکز همکاری لایگو این را یکی از اهداف مهم خود انتخاب کرده است. افشردی می گوید:«ما فعلا رقابتی داریم که در یک سو نیروی عظیمی وجود دارد، اما از سوی دیگر بسیار ترسناک است. اما بدیهی است که این مهم به عنوان یک تمرین ارزنده شناخته می شود.»

امواج گرانشی که در سال‌های آتی به دست خواهند آمد، قطعا این موضوع را حل خواهند کرد. لوییز لنر، کسی که درگیر این مطالعات نشد، از مرکز پریمتر می گوید:« اوه بسیار زیباست. زمانی که مرکز لایگو دوباره راه اندازی شود ما رویداد های خیلی بیشتری خواهیم داشت و بنابراین اگر این چیزها واقعی باشد سیگنال‌های قوی تری به دست خواهد آمد و اگر چنین نشد، ما باز هم به راه‌مان ادامه می دهیم. این چیز خوبی دربارۀ این سناریو است. این چیزی است که در چند سال آینده می تواند تایید شود یا کنار گذاشته شود.»

چه وقت یک سیاهچاله، سیاهچاله نیست؟

یکی از علائم مشخصه سیاه‌چاله‌ها این است که شما نمی توانید آنها را ببینید. چگالی آنها به قدری زیاد است که هیچ چیز حتی نور از کشش آنها نمی تواند بگریزد. اما اگر شما گاز، غبار یا ستاره‌هایی که به سمت اجرام سنگین گرانشی غیر قابل مشاهده، کشیده می شوند را ببینید،‏ می توانید شانس کشف یک سیاه‌چاله‌ها را داشته باشید. برخی از کیهان‌شناسان گمان می کنند که سیاهچاله‌ها ممکن است به طور کلی چیز دیگری باشند: موجوداتی فرضی و عجیب و غریب که با عنوان ستاره‌های بوزونی شناخته می شوند.

برخلاف بیشتر ماده‏‌‏‏ که از ذراتی به اسم فرمیون‌ها ساخته شده‌اند، این اجرام از بوزون‌ها ساخته شده اند، و این قابلیت را دارند که بسیار چگال‌تر باشند و با هماهنگی کاملی عمل کنند. در حالت نظری‏، اگر چه بعضی از بوزون‌هایی که تا کنون شناخته نشده‌اند، ویژگی هایی دارند که به واسطه ی آنها‏‏ این حباب‌ها می توانند به قدری سنگین شوند که فضا-زمان را بیشتر از آن چیزی که ما از یک سیاهچاله انتظار داریم، پیچ و تاب دهند. ‏‌فقط بدون اینکه در اثر فرو ریختن، با هم یکی شوند.

پائولو پانی از دانشگاه ساپینزای رم می گوید: «متاسفانه آنها هم ممکن است غیرقابل مشاهده باشند و ذرات تشکیل دهنده آنها حتی ممکن است در دستگاه‌های برخورد دهندۀ ذرات هم مشاهده نشوند. تنها راهی که می توان آنها را دید، برهمکنشی است که با گرانش می توانند داشته باشند‏ و امواج گرانشی‌ای که ایجاد می کنند. و از این طریق، انتظار داریم نوع این اجرام را به طور تقریبی مشخص کنیم.»

پانی در بین کسانی قرار دارد که تلاش می کنند بفهمند چه مشاهداتی می تواند تمایز میان ستاره‌های بوزونی و سیاه‌چاله‌ها را مشخص کند. حتی اگر ما این تفاوت‌ها را پیدا کنیم،‏‌ ستاره‌های بوزونی به سختی می توانند جای سیاه‌چاله‌ها را بگیرند. پانی می گوید: ستاره‌های بوزونی کمتر متراکم هستند‏ بنابراین بسیار دور از انتظار است که آن ها بتوانند دلیل تمام مشاهدات ما را پاسخ دهند.

بعضی ها ترجیح می دهند تا اهدافی کمتر نظری را انتخاب کنند. به جای اینکه پدیده ای عجیب و غریب به همراه نتایج هیجان‌انگیزی را برای نظریه اینشتین جستجو کنند، سعی می کنند تا معادلات پایه‌ای را پیچانده تا ببینند مشاهدات مرکز لایگو بر چه چیزی دلالت دارد. در برخی از موارد، این اصلاحات می تواند بعضی از معماهای کیهان شناختی را حل کند. در موارد دیگر، این تلاش ها ممکن است راه را برای یک نظریه گرانشی کوانتومی ماندگار، هموارتر کند.

از طرفی یونس می گوید: «گاهی اوقات با این اصلاحات در نظریه های گرانش، شما در حال ساختن بنایی بر روی پایه‌های محکمی هستید. شما نباید با استفاده از سیگنال‌هایی که اساس آنها ایده های مبهم است چیزی که دنبال می کنید را شکل دهید. به جای آن، شما عناصری تازه را به معادلات اینشتین اضافه کنید و آنها را حل کنید تا پیش‌بینی دقیقی از چیزی که انتظار دارید در این شرایط نهایی ببینید شکل دهید. سپس آن را با داده‌های موجود مقابل هم قرار داده و آن را محک بزنید.»

قلق کار، فهمیدن نقاط ضعف در نظریه‌های بنیادی است. نسبیت عام چند هسته اصلی دارد که با آنها می توان پیش‌بینی‌های معینی انجام داد: مثلا امواج گرانشی با سرعت نور حرکت می کنند، آنها ترجیحاً به صورت مارپیچ پادساعتگرد در جهت حرکت خود به پیش می روند. یونس می گوید:«شما یکی از این قوانین را نقض می کنید و بعد می گویید نتایج آن چه خواهد شد.» مرکز آشکارسازی لایگو تاکنون چند نظریه گرانشی اصلاح شده برای توضیح ماده تاریک و انرژی تاریک، شامل چند نظریه که پیش‌بینی می کردند امواج فضا-زمان با سرعتی کمتر از سرعت نور حرکت می کنند را از اعتبار انداخته است. اما نظریه‌های زیادی وجود دارد.

یونس به نوبه ی خود، در نظریه‌ای سهیم است که میدانی اضافی را در کیهان سرهم می کند. نظریه‌ای که به گرانش ملحق شده و از این طریق توضیح می دهد که چرا ماده در اولین لحظات شکل‌گیری جهان، توسط پاد ماده نابود نشد و در نتیجه چرا جهان به تنهایی با تابش پر نشد. چنین اصلاحاتی بیان می کند که امواج گرانشی خیلی بیشتر شبیه به مارپیچ ساعتگرد حرکت خواهند کرد، تا اینکه حرکتی به صورت مارپیچ پادساعتگرد داشته باشد. این ممکن است به این معنا باشد که سیاهچاله‌ها با سرعتی بسیار بیشتر از پیش‌بینی‌های نسبیتی به صورت مارپیچی به درون هم می روند.

امائوئل برتی از دانشگاه می سی سی پی در میان کسانی قرار دارد که به دنبال نظریه‌ای جایگزین برای گرانش است. او می گوید: «همآ ما علائق خودمان را داریم، اما نکته اینجاست که این نظریه‌ها به صورت ریاضیاتی مهار شدنی و سازگار هستند.» به بیان دیگر اگر این نظریه‌های درست باشند، ما خواهیم دانست سیاهچاله‌ها چگونه رفتار خواهند کرد، بنابراین می توانیم به درستی پیش بینی کنیم که امواج گرانشی تولید شده توسط سیاهچاله‌ها باید چگونه به نظر برسند.

با این ملاحظات، پژواک‌های دیوار آتشین به ما خواهند رسید. اما با داده‌های کیفیت بالایی که مرکز لایگو قول آن را در آینده‌ای نزدیک داده است، حتی کسانی که متقاعد نشده‌اند از اینکه آنها را مستقیم بررسی می کنیم، خوشحال خواهند شد. لنر می گوید:« مرکز لایگو با دلایل خوبی بسیار ملاحظه کار و دقیق است. اما اکنون ما می دانیم که لایگو می تواند امواج گرانشی را آشکارسازی کند، و احتمالات گوناگون، جسارت راهبردهای خطرپذیرتری را به پژوهشگران می دهد. این تازه شروع این داستانی است که بسیار حیرت‌آور خواهد شد.»

 

نوشته: دانیل کاسینز/ مجله: نیوساینتیست – ۲۳ ژوئن ۲۰۱۸

هیچ چیز نمی تواند سریع تر از نور حرکت کند. رابرت نمیروف که استاد فیزیک در دانشگاه صنعتی میشیگان است، خود این واقعیت را انکار نمی کند ولی سناریویی را در اندیشه دارد که در آن، چیزی از دید یک بیننده، در حال حرکت سریع تر از سرعت نور به نظر می آید. نمود و نمایش چنین چیزی می تواند گول زننده باشد ولی در این مورد، شاید حتی کاربردهای عملی هم داشته باشد.

نور برای گذشتن از روی ماه نیاز به ۰.۰۱۱۶ ثانیه زمان دارد، ولی یک نفر از روی زمین می‌تواند نشانگر لیزرش را در زمانی کوتاه تر از روی ماه بگذراند.
نور برای گذشتن از روی ماه نیاز به ۰.۰۱۱۶ ثانیه زمان دارد، ولی یک نفر از روی زمین می‌تواند نشانگر لیزرش را در زمانی کوتاه تر از روی ماه بگذراند.

پایه ی این سناریوی سریع تر از نور نسبتا پیچیده است، اما در نشست انجمن اخترشناسی آمریکا که در روز ۸ ژانویه برگزار شد، نمیروف آن را در چند آزمایش فکری کوتاه توضیح داد. برای نمونه، یک اتاق را با سقفی به بلندی ۵۰ پا (فوت) و دیوارهایی به پهنای ۵۰ متر در ۵۰ متر در نظر بگیرید، فرض کنید در میان اتاق به پشت و با یک نشانگر لیزری در دست دراز کشیده اید به گونه ای که می توانید نقطه ی کوچک لیزر را روی سقف ببینید. اکنون نقطه ی لیزر را از چپ به راست روی سقف جابجا می کنید. برای این کار تنها نیاز به آن دارید که دستتان را چند اینچ تکان دهید، ولی در مدت کوتاهی که دستتان را تکان می دهید، نقطه ی روشن روی سقف ۵۰ پا جابجا می شود. اگر مچ دستتان را سریع حرکت دهید، نقطه ی روشن به سادگی در نیم ثانیه ۵۰ پا ، یعنی با سرعتی هم ارز ۱۱۰ کیلومتر بر ساعت، جابجا می شود.

اکنون این سناریو را به یک مقیاس بسیار بزرگ گسترش دهید و اتاقی را با بلندا و پهنای چندین مایل در نظر بگیرید. نشانگر لیزری را هم با توان بسیار بیشتر تصور کنید. نقطه ی روشنی که بر سقف می افتد می تواند با سرعت صدها کیلومتر بر ساعت جابجا شود. به نظرتان امکان ندارد که در یک اتاق به اندازه ی کافی بزرگ، سرعت نقطه ی روشن روی سقف از دید ما، از سرعت نور هم بیشتر شود؟ نمیروف می گوید این امکان وجود دارد، بدون آنکه هیچ قانون قیزیکی شکسته شود. نسبیت عام اینشتین توهم حرکت سریع تر از نور را برای یک جسم (مانند یک تک فوتون نور) ناشدنی می داند. آزمایش نمیروف این قانون فیزیک را نمی شکند زیرا نشانگر لیزر یک شار از فوتون ها تولید می کند، نه یک تک فوتون. هیچ یک از تک فوتون های درون این شار سریع تر از نور حرکت نمی کنند، بلکه همه با هم می توانند توهم (خطای دید) حرکت سریع تر از نور را پدید آورند.

این بخش نخست از آزمایش ذهنی نمیروف بود، اکنون یک نشانگر لیزر را تصور کنید که یکراست دارد به ژرفای بی پایان فضا می تابد. نقطه ی روشن لیزر را هیچ جا نمی بینید زیرا در واقع در اتاقی هستید که پایانی ندارد. اکنون تصور کنید دارید این نشانگر را همراستا (موازی) با یک دیوار بی پایان می تابانید. اگر مچ دستتان را بچرخانید، باریکه ی لیزر دیگر همراستا با دیوار نخواهد بود و در جایی آن را قطع خواهد کرد. ولی در چه نقطه ای؟ در بی نهایت که نمی تواند باشد زیرا در آن صورت نیاز به زمان بی نهایت هم خواهد بود. ولی درست کنارتان هم نخواهد بود– این نقطه باید جایی میان شما و بی نهایت باشد. ولی به گفته ی نمیروف، اگر یک نقطه ی محدود را برای جایی که نور باید بیفتد برگزینید، باریکه ی لیزر می بایست همیشه درست در آن سوی آن نقطه باشد، یک گام به بی نهایت نزدیک تر. در واقع، نقطه ی نور باید همیشه در یک زمان، دو جا باشد.

یک آزمایش شگفت آور "سریع تر از نور" می تواند به دانشمندان در بررسی NGC ۲۲۶۱ کمک کند. این ابر که به نام سحابی متغیر هابل هم شناخته می‌شود، توده ای بادبزن-مانند از گاز و غبار یک ستاره‌ انتشار یافته است.
یک آزمایش شگفت آور “سریع تر از نور” می تواند به دانشمندان در بررسی NGC ۲۲۶۱ کمک کند. این ابر که به نام سحابی متغیر هابل هم شناخته می‌شود، توده ای بادبزن-مانند از گاز و غبار یک ستاره‌ انتشار یافته است.

از آنجایی که فوتون باید همزمان در دو جا باشد، به گفته ی نمیروف چیزی بسیار شگرف و غریب رخ می دهد: دو نقطه ی نور بر روی دیوار پدیدار می شوند که دارند رو به دو سوی مخالف حرکت می کنند– یکی از شما دور می شود و دیگری رو به شما می آید. یک نقطه سرعتش بسیار کمتر از سرعت نور است و دیگری به نظر می رسد سریع تر از نور حرکت می کند. (این هم مانند آزمایش لیزر روی سقف، یک خطای دیداری است. این یک تک فوتون نیست که سریع تر از نور جابجا شود.) این فورانی از نور پدید می آورد، چیزی که نیمروف آن را یک “انفجار نوری” (photonic boom) می نامد زیرا همانند انفجار صوتی (sonic boom) است که در پی شکستن دیوار صوتی رخ می دهد، یعنی زمانی که چیزی سریع تر از صدا حرکت کنند و از امواج صدا جلو بیفتد. [*] نمیروف در پژوهش خود چنین استدلال می کند که این انفجارهای فوتونی در طبیعت وجود دارند و می توانند به جای نشانگر لیزری، با چشمه های نوری دیگری مانند تپ اخترها رخ دهند. تپ اخترها ستارگان رُمبیده و بسیار چگالی‌اند که باریکه های نوری پایدار و بسیار درخشان پدید می آورند.

نمیروف در بیانیه ای از دانشگاه صنعتی میشیگان گفت: «انفجارهای فوتونی بارها و بارها پیرامون ما رخ می دهند، ولی همیشه کوتاه تر از آنند که متوجهشان بشویم. اما در اعماق کیهان به اندازه ی کافی طول می کشند که ما متوجه شویم– هرچند که هیچ کس تاکنون به فکر جستجوی آن ها نبوده.» رُزانه دی استفانو از مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین به گفته های نمیروف می افزاید: «این پنداشت کلی گرچه در عمل ثابت نشده، ولی بسیار فریبنده و جذاب است.» به گفته ی نمیروف، یک انفجار فوتونی می تواند به جای یک دیوار بی پایان، زمانی دیده شود که باریکه ای از نور بر روی یک سطح کروی با خطوط ژرفا، مانند کره ی ماه جابجا شود. چنان چه او می گوید: «جزئیات این پدیده بر پایه ی تاثیر دوسویه ایست که میان “زمانی که طول می کشد تا یک باریکه ی نور از روی جسمی بگذرد” و “زمانی که طول می کشد تا ژرفای جسم را بپیماید” برقرار است.» بنابراین اگر ماه تنها یک صفحه ی صاف و هموار بود، انفجار فوتونی نمی توانست روی آن پدید آید.

با اندازه گیری یک انفجار فوتونی می توانیم به آگاهی هایی درباره ی جسمی که انفجار روی آن پدید آمده دست یابیم. بر پایه ی بیانیه ی دانشگاه میشیگان، یک باریکه ی نور می تواند “هزاران بار در ثانیه” از روی سطح یک سیارک بگذرد و آن را بروبَد به گونه ای که “در هر بار گذر، یک انفجار فوتونی بی ضرر ولی گویا پدید آورد.” هر یک از انفجارها سپس می توانند برای “آشکار کردن اندازه و ویژگی های سطحی” سیارک به کار روند. به گفته ی نمیروف، انفجارهای فوتونی را باید بتوان در سحابی NGC ۲۲۶۱ هم دید. بر پایه ی بیانیه ی دانشگاه، سایه هایی که در اثر گذر نور این ستاره از میان ابرهای گازی و بازتاب آن از روی ابر غبار پدید آمده، «انفجارهای فوتونی‌ای به وجود آورده اند که تا چند روز یا چند هفته هم دیده می شوند.» جزئیات این پژوهش در  arxiv منتشر شده است.

*توجه کنید که انفجار فوتونی با تابش چرنکوف تفاوت دارد. تابش چرنکوف زمانی پدید می آید که سرعت جسمی در یک محیط ویژه، از سرعت نور در آن محیط بیشتر شود، ولی در انفجار فوتونی، هیچ چیزی واقعا سریع تر از نور حرکت نکرده. (سرعت نور در مواد گوناگون تفاوت دارد)

منبع: Space

تیمی از فیزیکدانان نظری توضیح جدیدی برای ماهیت وجودی جهان و چگونگی پیدایش آن ارائه کردند. بر اساس مقاله‌ی تازه منتشر شده، فضا-زمان چیزی بیش از محصول مکانیک کوانتومی نیست. انحراف و خمیدگی‌ها در فضا-زمان می تواند توضیح دهد که چرا پدیده‌های عجیبی نظیر درهم تنیدگی و تونل‌زنی کوانتومی به وجود می آیند.

time travel tippett web

این ایده از چندین فرضیه قبلی الهام گرفته شده است. در واقع، این ایده می تواند دو نمونه از بزرگترین نظریه‌ها در فیزیک را به هم پیوند دهد: این دو نظریه عبارتند از نسبیت عام و مکانیک کوانتومی. شاید با این ادغام بتوان به «نظریه همه چیز» که فیزیکدانان برای چندین به دنبالش بوده‌اند را بدست آورد.

«پائولو کاسترو» محقق و نویسنده از دانشگاه لیسبون پرتغال بیان کرد: «اگر کسی بپذیرد که پدیده‌های گرانشی از قبیل تشکیل منظومه‌های سیاره‌ای، کهکشان‌ها یا سیاهچاله‌ها از منشاء یکسانی مثل درهم تنیدگی و اثر تونل‌زنی برخوردارند و گرانش دارای ریشه کوانتومی است، تفاهمی میان فیزیک کوانتومی و گرانش حاصل می آید.»

حالا بگذارید این موضوع را قدری بسط بدهیم. در اینجا روی صحبت‌مان با آن دسته از افرادی است که پاسی از شب بیدار مانده و به چیستی و اجزای سازنده جهان اندیشیده کردند. این افراد تا حدودی به این نکته واقف هستند که جهان از فضا-زمان ساخته شده است. فضا-زمان به تار و پود عجیبی گفته می شود که سه بُعد فضا و یک بُعد زمان را که در واقعیت تجربه می کنیم، ترکیب کرده و آن را به پس زمینه نظری جهان ما تبدیل می کند.

وقتی امواج گرانشی از برخورد عظیم سیاهچاله‌ها شکل می گیرند، در حقیقت از فضا-زمان می گذرند. بر اساس نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین، گرانش یکی از ویژگی‌های فضا-زمان به شمار می رود؛ فضا-زمان وقتی به وجود می آید که توسط اجرام بزرگی مثل زمین یا خورشید دچار خمیدگی شده باشد. تا اینجای کار همه چیز به خوبی تفهیم شد، اما از این نقطه به بعد مشکلاتی سر راه قرار می گیرد. اگرچه نسبیت عام موفق به توضیح گرانش شده، اما مکانیک کوانتومی هرگز نتوانسته بطور کامل این نیرو را تبیین کند. مکانیک کوانتومی حتی نمی تواند سایر پدیده‌های عجیبی را که امروزه برایشان شواهد و مدارکی داریم، توضیح دهد.

از جملۀ این پدیده‌ها میتوان به درهم تنیدگی کوانتومی و تونل‌زنی کوانتومی اشاره کرد. در این تونل، اطلاعات ظاهرا سریع‌تر از سرعت نور حرکت می کند. این پدیده‌ها چطور در نظریه نسبیت برای خود جا باز می کنند؟ برای این پرسش، باید به مقاله حاضر که بتازگی منتشر شده، استناد کنیم. بر طبق نظریه تازه ای که کاسترو و همکارانش ارائه کردند، منشاء فضا-زمان می تواند جواب را در دل خود نهفته باشد.

کاسترو در ادامه خاطرنشان کرد: «در نسبیت عام، فضا-زمان مانند یک ماده تاشو و سه بعدی وجود دارد و هر آنچه در جهان اتفاق می افتد، در درون آن اتفاق می افتد. مسیرهای احتمالی همه اجرام/اشیا و سرعتشان با شیوه تاشدن فضا-زمان توسط اجرام خیلی بزرگ مثل سیاره‌ها و ستاره‌ها تعیین می شود. این همان گرانش/جاذبه است. در پیشنهاد ما، فضا-زمان از پیش وجود ندارد و نتیجه یک فرایند طبیعی است. در پی این فرایند، فصل مشترک زیرکوانتومی از یک حالت آشفته و پرهرج و مرج به سمت حالتی سازمان یافته انتقال می یابد.»

کاسترو این فصل مشترک زیرکوانتومی را بعنوان «نوعی کف ازلی که خود فضا-زمان از آن به وجود می آید» تعریف می کند. وی در ادامه افزود: «در حقیقت، در نظریه ما، این حالات سازمان یافته با امواج زیرکوانتومی مطابقت دارند و چگونگی رفتار فضا و زمان را تعیین می کنند؛ در پی آن، زمینه برای پیدایش موارد دیگری نظیر درهم تنیدگی و اثر تونل‌زنی فراهم می شود. چون رفتار فضا-زمان نشانه‌هایی از گرانش است، میتوان مدعی شد که گرانش، کوانتوم است.»

فعلا این گفته‌ها در چارجوب نظری هستند، اما محققان در حال یافتن راه‌هایی برای آزمایش ایده‌های خود هستند. یکی از ایده‌های آنان در سر دارند، بر الگوی عجیبی دلالت می کند که در جایگیری سیاره‌ها در منظومه شمسی ما دیده می شود. در هر صورت، محققان راهی طولانی در پیش دارند. جهان مملو از پدیده‌هایی است که امکان توضیح‌شان برای ما وجود ندارد. اگرچه بسیاری از محققان مدعی شده‌اند که فیزیک جدیدی برای بررسی این پدیده‌های پیچیده مورد نیاز است، اما نباید از این نکته غافل شد که می توانیم با ارزیابی مجدد و بازنگریِ مدل‌های موجود، حقایق بیشتری از واقعیت‌مان کشف کنیم. این تحقیق در  Journal of Applied Mathematics and Physics منتشر شده است.

منبع: sciencealert.com

منظومهٔ شمسی یا سامانهٔ خورشیدی سامانه‌ای دربرگیرندهٔ یک ستاره به نام خورشید و شماری اجرام آسمانی دیگر است که در مدارهایی مستقیم یا غیر مستقیم پیرامون آن می‌گردند.

منظومه شمسی از انفجار یک ابرنواختر و فروریزش یک ابر مولکولی چرخان پدید آمد و چبود (هویت) آن در دوران رنسانس (نوزایی) و با مشاهدات افرادی از جمله گالیلئو گالیله دوباره مطرح و شواهد انکارناپذیر آن بر پایهٔ محاسبات او ارائه‌شد. این سامانه در بازوی شکارچی، کهکشان راه شیری واقع‌شده و ۲۶٬۰۰۰ سال نوری از مرکز کهکشانی فاصله، و در کنارهٔ کهکشان قرار دارد. خورشید بیش از ۹۹٫۸ درصد جرم منظومه شمسی را تشکیل می‌دهد و سرچشمهٔ انرژی بسیار از جمله گرما و نور است. این ستاره یک ستارهٔ نوع جی رشته اصلی و عضوی از تودهٔ ستارگان نخستین است. مانایی منظومه شمسی به مانایی خورشید وابسته‌است.

منظومه شمسی دارای هشت سیاره (تیر، ناهید، زمین، بهرام (مریخ)، هرمز (مشتری)، کیوان (زحل)، اورانوس و نپتون) و پنج سیارهٔ کوتولهٔ تاکنون شناخته‌شده (سرس، پلوتو، هائومیا، ماکی‌ماکی و اریس) است. چهار سیارهٔ نخست، سیارات درونی یا زمین‌سان هستند و بیشتر از سنگ ساخته شده‌اند و از چهار سیارهٔ دیگر مشتری و کیوان سیارات بیرونی یا غول‌های گازی هستند و بیشتر از گازهای هیدروژن و هلیوم ساخته شده‌اند و اورانوس و نپتون غول‌های یخی هستند. علاوه بر این اجرام، منظومه شمسی دربرگیرندهٔ اجرام دیگری از جمله ماه‌ها، سیارک‌ها، شهاب‌وارها، شهاب‌ها، شهاب‌سنگ‌ها و دنباله‌دارهاست. منظومه شمسی هم‌چنین دارای مناطق خاصی از جمله کمربند سیارک‌ها، کمربند کویپر و دیسک پراکنده (سامانه خورشیدی) است.

ماده‌ای رقیق و فشرده به‌نام محیط میان‌سیاره‌ای در فاصلهٔ میان سیارات و اجسام دیگر وجود دارد. اجزای سازندهٔ محیط میان‌سیاره‌ای را هیدروژن خنثی و غیر یونیزه‌شده، گاز پلاسما، پرتوهای کیهانی و ذرات گرد و غبار تشکیل می‌دهند. در واقع این پنداشت که فضا یک خلأ کامل است، نادرست است و مواد محیط میان‌سیاره‌ای در فضا وجود دارد. سدنا ۹۰۳۷۷ دورترین جسم کشف‌شده در منظومه شمسی‌است که اوج آن ۱۰۰۰ واحد نجومی است و تناوب مداری آن ۱۰٬۵۰۰ سال به طول می‌انجامد. ابری کروی‌شکل و بزرگ به نام ابر اورت منظومه شمسی را دربرگرفته که دامنهٔ آن از ۲٬۰۰۰ تا ۵٬۰۰۰ واحد نجومی دورتر از خورشید آغاز می‌شود و به گستردگی ۵۰٬۰۰۰ تا ۱۰۰٬۰۰۰ واحد نجومی دورتر از خورشید ادامه می‌یابد. گسترش مرزهای منظومه شمسی تا جایی‌است که دیگر تحت تأثیر خورشید (نفوذ نور خورشید، گرانش خورشیدی، میدان مغناطیسی خورشید و بادهای خورشیدی) نیست. هلیوپاز مرز میان محیط میان‌سیاره‌ای و فضای میان‌ستاره‌ای است. هلیوپاز به عنوان مرز بیرونی منظومه شمسی در نظر گرفته شده و برآورد می‌شود که میان ۱۱۰ تا ۱۷۰ واحد نجومی از خورشید دورتر است.

پیدایش

سامانه‌های ستاره‌ای پیرامون ستاره‌ها شکل می‌گیرند و منظومهٔ شمسی ما هم پیرامون خورشید شکل گرفته‌است. تاکنون دانشمندان، ستاره‌شناسان، فلاسفه و تقریباً هر کس دیگری به دنبال پاسخ چگونگی شکل‌گیری جهان گشته‌اند. هیچ الگوی معتبری که بتواند چگونگی شکل‌گیری جهان را توضیح‌دهد، وجود ندارد. اما دانشمندان بر سر محبوب‌ترین الگو به توافق رسیده‌اند. این الگو، نظریهٔ سحابی نام‌دارد.

حدود ۴٫۶ میلیارد سال پیش، هنگامی که یک ابر گازی و گرد و غباری در فضا آشفته‌بود، منظومهٔ شمسی در اثر انفجار یک ابرنواختر شکل‌گرفت. انفجار این ابرنواختر امواجی در فضا ساخت که ابر گازی و گرد و غباری را تحت فشار قرار داد. فشردن ابر موجب فروریزش آن شد، به‌طوری‌که گرانش گاز و گرد و غبار را به هم چسباند و یک سحابی خورشیدی شکل‌گرفت. ابر شروع به چرخیدن کرد و سرانجام فرو ریخت. سپس مرکز ابر داغ‌تر و چگال‌تر از بقیهٔ آن شد و دیسک گازی و گرد و غباری شکل‌گرفت که مرکز آن داغ و لبه‌های آن سرد بود. دیسک نازک‌تر و نازک‌تر شد و ذرات با هم توده‌هایی ساختند. با چسبیدن توده‌های کوچک به هم، برخی توده‌های بزرگ ساخته‌شدند و سیارات و ماه‌ها پدید آمدند. مواد یخی مناطق بیرونی دیسک با مواد سنگی سیارات غول‌پیکری مانند مشتری را پدیدآوردند. سرانجام مرکز ابر به اندازه‌ای گرم شد که تبدیل به ستاره‌ای به نام خورشید شد.

اگرچه نظریهٔ سحابی به‌طور گسترده پذیرفته شده‌است، اما هنوز مشکلاتی دارد که دانشمندان نتوانسته‌اند دلیل آن را توضیح‌دهند. یکی از این مشکلات انحراف محوری سیارات است. این مشکل بیان می‌کند که همهٔ سیارات روی دائرةالبروج واقع شده‌اند، با این حال، چرا انحراف محوری سیارات داخلی و خارجی تا این اندازه متفاوت است؟ با پیشرفت فناوری و بررسی و مطالعهٔ سیارات فراخورشیدی، دانشمندان در درستی نظریهٔ سحابی شک کرده‌اند. ستاره‌شناسان برخی از این مشکل‌ها را حل کرده‌اند، اما نتوانسته‌اند به همهٔ پرسش‌ها پاسخ بدهند.

کشف

گالیله با تلسکوپ خود دریافت که ناهید پیرامون خورشید می‌گردد.

منظومهٔ شمسی در دوران رنسانس کشف‌شد، هنگامی که فلاسفه تصمیم گرفتند که چیزی جز مشاهدات و منطق را نپذیرند و سنت را رد کنند. پذیرش عمومی این که خورشید در مرکز جهان واقع شده‌است، طی چند صد سال صورت‌گرفت. این نظریه که خورشید در مرکز جهان واقع شده‌است و سیارات پیرامون آن می‌گردند، توسط نیکلاس کوپرنیک (۱۵۷۳–۱۴۷۳ میلادی) در سال ۱۵۴۳ در کتاب «درباره گردش افلاک آسمانی» پیشنهاد شد. اما کلیسا که مخالف این نظریه بود، کتاب کوپرنیک را در سال ۱۶۱۶ در فهرست آثار ممنوعه قرار داد. کوپرنیک در واقع ایدهٔ باستانی ستاره‌شناس یونانی آریستارخوس ساموسی (حدود ۲۷۰ پیش از میلاد) که می‌گفت خورشید بزرگ‌تر از زمین است و زمین مرکز جهان نیست را زنده‌کرد. ستاره‌شناس آلمانی یوهانس کپلر (۱۶۳۰–۱۵۷۱ میلادی) از مفهوم کوپرنیک پشتیبانی و حمایت‌کرد، اما برای توصیف حرکات پیچیدهٔ اجرام فضایی، به خورشید و سیارات مداری بیضی‌شکل نسبت‌داد. سرانجام، گالیلئو گالیله (۱۶۴۲–۱۵۶۴) با تلسکوپی که اختراع کرد، ثابت‌کرد که ناهید مراحلی مانند ماه دارد و به دور خورشید می‌گردد و خورشید مرکز آن است. اما کلیسا با نظریهٔ گالیله مخالف بود و گالیله برای نجات جان خود وادار شد که گفتهٔ خود را تکذیب‌کند و برای همیشه نیز از آموزش در خانهٔ خود منع‌شد. پس از گالیله، یک ستاره‌شناس ایتالیایی دیگر به نام جووانی دومنیکو کاسینی (۱۷۲۱–۱۶۲۵) اندازهٔ مدار زمین را تعیین‌کرد. پس از او، آیزاک نیوتن (۱۷۲۷–۱۶۴۲) قوانین فیزیک را وارد منظومهٔ شمسی کرد و با استفاده از گرانش توضیح‌داد که سیارات چگونه حرکت می‌کنند. پس از نیوتن نیز افراد دیگری از جمله ادموند هالی و یان اورت به شناخت و کشف منظومهٔ شمسی کمک کردند.

موقعیت در فضا

منظومهٔ شمسی در ابر میان‌ستاره‌ای محلی، حباب محلی، بازوی شکارچی، کهکشان راه شیری واقع شده‌است. ستاره‌شناسان تنها دریافته‌اند که کهکشان راه شیری در واقع دیسک کهکشان ماست و یک سحابی گسترده یا مجموعه‌ای از ستارگان نیست؛ کهکشان راه شیری یک کهکشان مارپیچی میله‌ای است که قطر آن حدود ۱۰۰٬۰۰۰ سال نوری است و پنداشته می‌شود که ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره داشته‌باشد. منظومهٔ شمسی حدود ۲۵٬۰۰۰ سال نوری از مرکز و کنارهٔ کهکشان فاصله دارد. دانشمندان به تازگی به این نتیجه رسیده‌اند که کهکشان راه شیری احتمالاً دارای دو بازوی مارپیچی بزرگ –بازوی برساووش و بازوی سپر-قنطورس– و چندین بازوی کوچک‌تر است. منظومهٔ شمسی میان دو بازوی بزرگ در بازویی به نام بازوی شکارچی قرار دارد.

سرعت خورشید در منظومهٔ شمسی ۲۲۰ کیلومتر بر ثانیه است و گردش خورشید پیرامون مرکز کهکشان راه شیری حدود ۲۲۵ میلیون سال به طول می‌انجامد. این مدت زمان یک سال کیهانی نامیده می‌شود. بازپسین باری که منظومهٔ شمسی در این موقعیت بود، دایناسورها بر روی زمین زندگی می‌کردند.

مکان منظومهٔ شمسی در بازوی شکارچی، کهکشان راه شیری

همسایه‌ها

آلفا قنطورس نزدیک‌ترین سامانه به خورشید است که دارای سه ستاره است: آلفا قنطورس اِی، آلفا قنطورس بی و پروکسیما قنطورس. آلفا قنطورس ای و بی ستارگان دوتایی هستند. آلفا قنطورس ای چهارمین ستارهٔ درخشان در آسمان شب است و حدود ۲۵ درصد بزرگ‌تر از خورشید است. اما آلفا قنطورس بی کمی کوچک‌تر از خورشیداست. پروکسیما قنطورس نیز یک ستارهٔ کوتولهٔ سرخ و نزدیک‌ترین ستاره به منظومهٔ شمسی‌است و ۴٫۲ سال نوری با خورشید فاصله دارد. این ستاره کوچک‌تر از خورشید است و جرم آن ۱۲٫۳ درصد جرم خورشید و شعاع آن ۱۴٫۵ درصد شعاع خورشید است. ستارهٔ بارنارد (در ۶ سال نوری) و ولف ۳۵۹ (در ۷٫۷ سال نوری) نیز چهارمین و پنجمین ستارهٔ نزدیک به منظومهٔ شمسی هستند. ستارهٔ شباهنگ درخشان‌ترین ستاره در آسمان شب است که ۸٫۶ سال نوری از زمین فاصله دارد و جرم آن ۹۸ درصد جرم خورشید است. آلفا قنطورس بی‌بی نزدیک‌ترین سیارهٔ فراخورشیدی به منظومهٔ شمسی است که پیرامون ستارهٔ آلفا قنطورس بی می‌گردد.

خورشید

خورشید ستاره‌ای است که زمین و اجرام دیگر منظومهٔ شمسی پیرامون آن می‌گردند. این جسم مسلط بر منظومهٔ شمسی، بیش از ۹۹٫۸ درصد جرم این منظومه را شامل می‌شود. جرم خورشید ۷۴۳ برابر مجموع جرم همهٔ سیارات منظومهٔ شمسی و ۳۳۰٬۰۰۰ برابر جرم زمین است. این ستاره منبع انرژی بسیار است که بخشی از نور و گرمای آن موجب بقای زندگی بر روی کرهٔ زمین می‌شود. دمای سطحی خورشید حدود °۵٬۰۰۰ سانتی‌گراد و دمای هستهٔ آن حدود °۱۵٬۵۰۰٬۰۰۰ سانتی‌گراد، (°۱۵٫۵ میلیون) است.

میانگین فاصلهٔ زمین از خورشید ۱۴۹٬۶۰۰٬۰۰۰ کیلومتر؛ (۱۴۹میلیون و۶۰۰هزار کیلومتر)، برابر با (۹۲٬۹۶۰٬۰۰۰ مایل) است. این فاصله به عنوان یک واحد نجومی شناخته می‌شود و مقیاس اندازه‌گیری فاصله در سراسر منظومهٔ شمسی است. خورشید یکی از بیش از ۱۰۰ میلیارد ستارهٔ کهکشان راه شیری است و مدار آن ۲۵٬۰۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان فاصله دارد. این ستاره نسبتاً جوان است و عضوی از جمعیت ستارگان نخستین (ستارگانی که نسبتاً در داشتن عناصر سنگین‌تر از هلیم غنی هستند) است. علاوه بر جمعیت ستارگان نخستین، دو جمعیت دیگر (جمعیت دومین ستارگان و جمعیت سومین ستارگان) وجود دارد.

نمایی از خورشید و جو آن

خورشید یک ستارهٔ نوع جی رشته اصلی است و در طبقهٔ دومین ستارگان داغ زرد رنگ و کوتوله قرار دارد. خورشید مانند بیشتر ستاره‌های دیگر از هیدروژن (H۲) و هلیم (He) ساخته شده‌است. هیدروژن که سبک‌ترین عنصر شیمیایی شناخته‌شده‌است، ۷۲ درصد جرم خورشید و هلیم ۲۶ درصد آن را می‌سازد. ۲ درصد دیگر را نیز ۷ عنصر اکسیژن (O۲کربن (C)، نئون (Ne)، نیتروژن (N۲منیزیم (Mg)، آهن (Fe) و سیلیکون (Si) می‌سازند. در خورشید، به ازای هر ۱٬۰۰۰٬۰۰۰ اتم هیدروژن، ۹۸٬۰۰۰ اتم هلیم، ۸۵۰ اتم اکسیژن، ۳۶۰ اتم کربن، ۱۲۰ اتم نئون، ۱۱۰ اتم نیتروژن، ۴۰ اتم منیزیم، ۳۵ اتم آهن و ۳۵ اتم سیلیکون وجود دارد.

بقای زمین به بقای خورشید وابسته است. خورشید در آینده‌ای دور و به عنوان یک ستارهٔ رشته اصلی به عمر خود پایان خواهد داد و خواهد مرد. این ستاره هلیم بیشتر در هستهٔ خود می‌سازد و هیدروژن بیشتری می‌سوزاند و میزان هیدروژنی که می‌سوزاند، از هلیمی که می‌سازد، بیشتر است. این فرایند به تدریج موجب کاهش حجم خورشید خواهد شد و این کاهش حجم اکنون قابل‌توجه نیست، اما حدود ۱ میلیارد سال بعد، حجم این ستاره ۱۰ درصد کاهش خواهد یافت. حدود ۱٫۱ میلیارد سال بعد، خورشید ۱۰ درصد درخشان‌تر از امروز خواهد شد و هر چه‌قدر بر درخشش آن افزوده‌شود، برای زمین زیان‌آور خواهد بود. این افزایش درخشندگی باعث می‌شود که بخار آب (H۲O) جو زمین از دست برود و هرگز بازنگردد و جو زمین خشک شود. حدود ۳٫۵ میلیارد سال بعد، خورشید ۴۰ درصد درخشان‌تر از امروز خواهد شد. این ستاره در آن زمان به اندازه‌ای گرم خواهد شد که اقیانوس‌های روی سطح زمین به جوش خواهد آمد و بخار آب نیز از دست خواهد رفت؛ یخ‌ها ذوب خواهند شد و زمین به سیاره‌ای گرم خشک مانند ناهید تبدیل خواهد شد و دیگر زندگی بر روی زمین ممکن نخواهد بود. حدود ۶ میلیارد سال بعد، هستهٔ خورشید از هیدروژن تهی خواهد شد و تنها هلیم ناپایدار در هسته باقی خواهد ماند. سرانجام هسته داغ‌تر و چگال‌تر خواهد شد و خورشید تا جایی بزرگ می‌شود که تبدیل به یک غول سرخ شود. این غول سرخ مدارهای تیر و ناهید و احتمالاً زمین را در برخواهد گرفت و حتی اگر زمین را در بر نگیرد، گرمای آن زمین را به سیاره‌ای غیرقابل سکونت تبدیل خواهد کرد. در این زمان، گرما و فشار خورشید به اندازه‌ای خواهد رسید که مرحلهٔ دوم همجوشی هسته‌ای را امکان‌پذیر خواهد کرد و هلیم برای تشکیل کربن خواهد سوخت. این مرحله حدود ۱۰۰ میلیون سال به طول می‌انجامد و سرانجام پوستهٔ ناپایدار هلیم، خورشید را منفجر خواهد کرد. سپس لایه‌های بیرونی خورشید از میان خواهد رفت و فقط یک هستهٔ کربنی از آن باقی خواهد ماند که یک کوتولهٔ سفید است. نور خورشید در طول هشت دقیقه به زمین می‌رسد و تا وقتی که نور آن به زمین نرسد، زمین متوجه نابودی خورشید نمی‌شود و پس از این هشت دقیقه متوجه مرگ خورشید می‌شود. نابودی خورشید موجب نابودی همه چیز در منظومهٔ شمسی خواهد شد.

مقایسهٔ اندازهٔ خورشید و سیارات منظومهٔ شمسی

مراحل زندگی، تشکیل و نابودی خورشید

منظومهٔ شمسی درونی

سیارات درونی

سیارات درونی، سیاراتی هستند که در منظومهٔ شمسی درونی و مداری نزدیک به خورشید قرار دارند. منظومهٔ شمسی دارای چهار سیارهٔ درونی به نام‌های تیر، ناهید، زمین و مریخ است. به غیر از محلی که سیارات درونی و بیرونی در آن قرار دارند، تفاوت‌های دیگری میان این سیارات وجود دارد. سیارات درونی بیشتر از سنگ ساخته شده‌اند و نسبت به سیارات بیرونی، کوچک‌تر و چگال‌تر هستند. شمار ماه‌های این سیارات کم یا هیچ است و هیچ حلقهٔ سیاره‌ای پیرامون آن‌ها وجود ندارد. این سیارات را «سیارات زمین‌سان» نیز می‌نامند، زیرا آن‌ها سطوح سنگی و جامد دارند.

سیارات درونی منظومهٔ شمسی به ترتیب از راست به چپ: مریخ، زمین، ناهید، تیر

تیر (عطارد)

تیر کوچک‌ترین سیارهٔ منظومهٔ شمسی و نزدیک‌ترین سیاره به خورشید است. این سیاره تنها کمی بزرگ‌تر از ماه است و با خورشید فاصله‌ای در حدود ۵۸ میلیون کیلومتر (۰/۳۸ واحد نجومی) دارد. دورهٔ چرخش این سیاره ۵۹ روز زمینی و تناوب مداری آن تنها ۸۸ روز زمینی است. تیر سیاره‌ای سنگی است و سطح آن جامد و دارای گودال و چاله و بسیار شبیه سطح ماه است و هیچ ماه و حلقه‌ای ندارد. جو نازک این سیاره (تقریباً بدون جو) عمدتاً از اکسیژن (O۲سدیم (Na)، هیدروژن (H۲هلیم (He) و پتاسیم (K) ساخته شده‌است.

دمای سطحی تیر می‌تواند به °۴۳۰ سانتی‌گراد برسد. از آن‌جا که این سیاره جوی برای حفظ این گرما ندارد، دمای سطحی آن در شب تا °۱۷۰- سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. تغییر دمای این سیاره °۶۰۰ سانتی‌گراد و بیش‌ترین نوسان دما در منظومهٔ شمسی است.

ناهید (زهره)

ناهید دومین سیارهٔ نزدیک به خورشید است و میان تیر و زمین قرار دارد که از زمان‌های قدیم شناخته شده‌بود. پس از خورشید و ماه، ناهید درخشان‌ترین جسم قابل مشاهده از زمین است و گاهی اوقات مانند یک ستارهٔ درخشان در آسمان صبح و شب به نظر می‌رسد. ناهید تنها کمی کوچک‌تر از زمین است و فاصلهٔ آن تا خورشید در حدود ۱۰۸ میلیون کیلومتر (۰/۷۲ واحد نجومی) است. دورهٔ چرخش این سیاره ۲۴۳ روز زمینی و تناوب مداری آن ۲۲۵ روز زمینی است. این سیارهٔ سنگی دارای سطحی جامد و چشم‌انداز گودال و آتشفشان است و هیچ ماه و حلقه‌ای ندارد.

ناهید و زمین اغلب سیاراتی دوقلو خوانده می‌شوند، زیرا در اندازه، جرم، چگالی، ترکیبات و گرانش مشابه یکدیگرند. دمای ناهید بسیار زیاد است و جو چگال آن گرما و اثر گلخانه‌ای را به دام می‌اندازد و دمای سطحی آن را به °۴۶۵ سانتی‌گراد می‌رساند که این دما می‌تواند سرب را ذوب‌کند. جو جهنمی ناهید عمدتاً از کربن دی‌اکسید (CO۲نیتروژن (N۲) و قطرات ابرهای سولفوریک اسید ساخته‌شده و دانشمندان تنها مقادیر کمی از آب را در جو آن شناسایی کرده‌اند.

زمین

زمین سومین سیارهٔ دور از خورشید و پنجمین سیارهٔ منظومهٔ شمسی از دیدگاه بزرگی اندازه و جرم است. میانگین فاصلهٔ زمین از خورشید ۱۴۹٬۶۰۰٬۰۰۰ کیلومتر (۱ واحد نجومی) است و دورهٔ چرخش آن ۲۳ ساعت و ۵۶ دقیقه و ۴ ثانیه و تناوب مداری آن ۳۶۵ روز و ۶ ساعت است. زمین سیاره‌ای سنگی است و دارای سطحی جامد و دینامیک و ساخته‌شده از کوه‌ها، دره‌ها، ژرف‌دره‌ها، دشت‌ها و غیره است. چیزی که زمین را از سیارات دیگر جدا و متمایز می‌کند، اقیانوس‌های سطح آن است که ۷۰ درصد از سطح آن را پوشانده‌اند. بسیاری از سیارات جو دارند، اما تنها جو زمین قابل تنفس است. جو زمین برای تنفس و زندگی تعادل کاملی دارد و ۷۸ درصد از نیتروژن، ۲۱ درصد از اکسیژن و ۱ درصد از سایر گازها ساخته شده‌است. جو زمین تا ۱۰٬۰۰۰ کیلومتر گسترش می‌یابد و دارای پنج لایهٔ تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر و اگزوسفر است. ساختار درونی زمین نیز دارای سه لایهٔ پوسته، گوشته و هسته است.

زمین تنها سیارهٔ شناخته‌شده‌است که زندگی بر روی آن وجود دارد و قطری در حدود ۱۳٬۰۰۰ کیلومتر دارد و میانگین دمای سطحی آن °۱۴ سانتی‌گراد است. دمای زمین در همه جای زمین یکسان نیست؛ گرم‌ترین نقاط زمین نزدیک استوا واقع شده‌اند و دمای آن‌جا به °۵۷٫۷ سانتی‌گراد نیز می‌رسد، اما قطب جنوب در جنوبگان سردترین نقطهٔ زمین است و دمای آن‌جا تا °۸۹- سانتی‌گراد می‌رسد. میدان مغناطیسی زمین توسط جریان‌های درون هستهٔ بیرونی آن پدید می‌آید. هنگامی که ذرات باردار الکتریکی خورشید در میدان مغناطیسی زمین به دام می‌افتند، به مولکول‌های هوای بالای قطب مغناطیسی شمال و جنوب تبدیل می‌شوند و باعث ایجاد پدیده‌ای به نام شفق قطبی می‌شوند. زمین حلقه‌ای ندارد و دارای یک ماه است. در حالی که تیر و ناهید ماه ندارند و سیارات دیگر منظومهٔ شمسی دارای دو یا بیش از دو ماه هستند. قطر ماه زمین حدود یک‌چهارم قطر زمین است و فاصلهٔ آن تا زمین در حدود ۳۸۴ هزار کیلومتر (۰/۰۰۲۷۵ واحد نجومی) است. دورهٔ چرخش ماه به دور زمین ۲۷ روز به طول می‌انجامد و سطحی جامد و دارای گودال و حفره دارد. تاکنون بیش از ۱۰۰ فضاپیما برای اکتشاف ماه به فضا پرتاب شده‌است. ماه تنها جسم آسمانی (پس از زمین) است که انسان‌ها (طی مأموریت‌های برنامهٔ فضایی آپولو) آن را دیده‌اند و بر آن گام نهاده‌اند.

مریخ (بهرام)

بهرام یا مریخ چهارمین سیارهٔ نزدیک به خورشید و هفتمین سیارهٔ منظومهٔ شمسی از دیدگاه اندازه و جرم است و در آسمان شب، قرمز رنگ است و گاهی اوقات آن را «سیارهٔ سرخ» می‌نامند. مریخ یک بیابان خشک است و قطر آن نصف قطر زمین است. مریخ نیز مانند زمین دارای فصل‌ها، یخ‌های قطبی، آتشفشان‌ها، ژرف‌دره‌ها و آب‌وهوا است. کوه المپوس بزرگ‌ترین کوه آتشفشانی منظومهٔ شمسی است و در مریخ واقع است. دورهٔ چرخش این سیاره ۲۴/۶۲۳ ساعت و تناوب مداری آن ۱ سال و ۳۲۱٫۷۳ روز به طول می‌انجامد.

نمایی از سطح خشک و بیابانی مریخ

بیش‌ترین دمای سطحی مریخ °۵- سانتی‌گراد و کم‌ترین دمای سطحی آن °۸۷- سانتی‌گراد است. ۹۵٫۳۲ درصد از جو مریخ از کربن دی‌اکسید (CO۲)، ۲٫۷ درصد آن از نیتروژن (N۲)، ۰٫۱۳ درصد آن از اکسیژن (O۲) و ۰٫۰۸ درصد باقی‌ماندهٔ آن از کربن مونوکسید (CO)، نیتریک اکسید (NO)، مقادیر جزئی آب (H۲O)، نئون (Ne)، کریپتون (Kr) و زنون (Xe) ساخته شده‌است. مریخ دارای دو ماه به نام‌های فوبوس و دیموس است ظاهراً از سنگ‌های سرشار از کربن (C) ساخته شده‌اند. از آن‌جا که این دو ماه فاقد گرانش کافی برای تبدیل به یک جسم دایره‌ای‌شکل هستند، دارای اشکالی نامنظم هستند و فوبوس وسیع‌تر و پهناورتر از دیموس است. دانشمندان بر این باورند که ۳٫۵ میلیارد سال پیش، مریخ بزرگ‌ترین سیل منظومهٔ شمسی را تجربه کرده‌است. اکنون، مریخ بیش از حد سرد است و جو آن بیش از اندازه نازک است و اجازهٔ باقی‌ماندن آب مایع به مدت طولانی در سطح آن را نمی‌دهد. یخ آب در نزدیکی سطح مریخ و آب یخ‌زده در یخ‌های قطبی آن وجود دارد.

کمربند سیارک‌ها

کمربند سیارک‌ها منطقه‌ای از فضا میان مریخ و مشتری است و اجرام آن از اجرام کمربند کویپر و دیسک پراکنده متمایز و جدا است. این منطقه حاوی میلیون‌ها سیارک است و دانشمندان بر این باورند که این سیارک‌ها تکه‌های خردشدهٔ یک سیارهٔ بزرگ هستند که در مدتی طولانی از هم پاشید و شکسته‌شد. سیارک‌ها در اندازه‌های مختلف وجود دارند؛ بسیاری از آن‌ها حتی از یک مایل نیز کوچک‌ترند، در حالی که برخی دیگر بزرگ هستند. سرس بزرگ‌ترین جسم کمربند سیارک‌ها است که اکنون در طبقهٔ سیارات کوتوله جای‌دارد. بیش از نیمی از جرم این کمربند را سرس، پالاس، ۴ وستا و هیجا ساخته‌اند و سرس به تنهایی نزدیک به ۲۵ درصد جرم این کمربند را ساخته‌است.

تاکنون ۱۲ مأموریت فضایی برای بررسی کمربند سیارک‌ها طراحی شده‌است. پایونیر ۱۰ در سال ۱۹۷۲ برای نخستین بار از کمربند سیارک‌ها گذشت. فضاپیمای داون به‌طور ویژه برای بررسی مدار دو سیارک (سرس و وستا) ساخته شده‌است. پس از این بررسی، اگر این فضاپیما قابل استفاده باشد، ممکن‌است که به مقصدهای دیگر نیز فرستاده‌شود.

کمربند سیارک‌ها (اجرام سفید رنگ) میان مریخ و مشتری واقع شده‌است.

سرس

سرس یک سیارهٔ کوتوله و نخستین و بزرگ‌ترین سیارک شناخته‌شده در کمربند سیارک‌هاست. میانگین فاصلهٔ این سیارک کوتوله از خورشید در حدود ۴۱۴ میلیون کیلومتر (۲٫۷۷ واحد نجومی) است. قطر این سرس ۹۴۰ کیلومتر است و قطر آن در حدود ۲۷ درصد قطر ماه است. اگرچه سرس بزرگ‌ترین سیارک است، اما درخشان‌ترین سیارک نیست و این ویژگی متعلق به وستا (دومین سیارک بزرگ) است و سپیدایی آن بیش از سه برابر سپیدایی سرس است. دورهٔ چرخش این سرس ۹٫۰۷۴۱۷ ساعت و تناوب مداری آن ۴٫۶۱ سال است.

نظریه‌پردازی شده‌است که مقادیر زیادی از آب در سرس وجود دارد و اگر آب در جایی وجود داشته‌باشد، احتمال دارد که در آن‌جا زندگی وجود داشته‌باشد. تاکنون تنها نگاره‌های تیره و فازی توسط تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده‌است. اما در سال ۲۰۱۵، فضاپیمای داون به سرس خواهد رسید.

منظومهٔ شمسی بیرونی

سیارات بیرونی

غول گازی (سیارهٔ بیرونی یا سیارهٔ مشتری‌سان) سیاره‌ای است که عمدتاً از سنگ و مواد جامد ساخته نشده، بلکه از گازهای مختلف ساخته شده‌است. این سیارات به‌طور کامل از گاز ساخته نشده‌اند و ستاره‌شناسان یک مرکز سنگی برای این سیارات در نظر می‌گیرند. منظومهٔ شمسی دارای چهار غول گازی به نام‌های هرمز، کیوان، اورانوس و نپتون است. به دلیل این که این سیارات دورترین سیارات منظومهٔ شمسی نسبت به خورشید هستند، آن‌ها را سیارات بیرونی می‌نامند. از آن‌جا که این سیارات از گاز ساخته شده‌اند، دارای چگالی کم هستند. علاوه بر بزرگ‌بودن، غول‌های گازی به سرعت می‌چرخند و پیرامون خود دارای حلقه هستند و ماه‌های بسیاری نیز دارند. از آن‌جا که این سیارات دورتر از سیارات درونی هستند، دانشمندان نتوانسته‌اند از نزدیک مطالعات گسترده‌ای بر روی آن‌ها انجام‌دهند. علاوه بر منظومهٔ شمسی، دانشمندان غول‌های گازی دیگری را در سامانه‌های خورشیدی دیگر کشف کرده‌اند که مانند هرمز هستند.

مقایسهٔ سیارات بیرونی و درونی سامانه خورشیدی به ترتیب از بالا به پایین و از راست به چپ:
کیوان، هرمز
نپتون، اورانوس
ناهید، زمین
تیر، بهرام

مشتری (هرمز)

هرمز یا مشتری بزرگ‌ترین سیارهٔ منظومهٔ شمسی و پنجمین سیارهٔ دور از خورشید است. این سیاره یکی از درخشان‌ترین اجرام آسمان شب است، تنها ماه، ناهید و گاهی اوقات مریخ درخشان‌تر هستند. میانگین فاصلهٔ مشتری از خورشید برابر با ۷۷۷٬۹۲۰٬۰۰۰ کیلومتر (۵٫۲ واحد نجومی) است. قطر استوایی این سیاره تقریباً ۱۴۳٬۰۰۰ (۸۹٬۰۰۰ مایل) است و به اندازه‌ای بزرگ است که همهٔ سیارات دیگر منظومهٔ می‌توانند در آن جای بگیرند. هم‌چنین می‌توان ۱٬۰۰۰ کرهٔ زمین را درون هرمز جای‌داد. ترکیبات این سیاره مانند ترکیبات یک ستاره است و اگر سنگینی آن ۸۰ برابر شود، تبدیل به یک ستاره می‌شود. دورهٔ چرخش این سیاره ۹/۹۲۵ ساعت و تناوب مداری آن ۱۱ سال و ۳۱۳٫۸۳۹ روز است.

دمای هرمز °۱۴۸- سانتی‌گراد است و جو آن را هیدروژن (H۲) و هلیم (He) می‌سازند. این سیاره دارای سه حلقهٔ بسیار کدرتر از حلقه‌های زحل است که توسط فضاپیمای وویجر ۱ در سال ۱۹۷۹ کشف شده‌است. حلقهٔ اصلی مسطح است و ضخامت آن در حدود ۳۰ کیلومتر (۲۰ مایل) و گستردگی و وسعت آن تا حدود ۶٬۴۰۰ کیلومتر (۴٬۰۰۰ مایل) است. حلقهٔ دوم نیز ابر مانند است و ضخامت آن در حدود ۲۰٬۰۰۰ کیلومتر (۱۲٬۰۰۰ مایل) است. حلقهٔ سوم به دلیل شفافیت خود بسیار نازک است و از ذرات گرد و غباری که قطرشان به ۱۰ میکرون هم نمی‌رسد، ساخته شده‌است و تا حدود ۱۲۹٬۰۰۰ کیلومتر (۸۰٬۰۰۰ مایل) به لبهٔ بیرونی و تا حدود ۳۰٬۰۰۰ کیلومتر (۱۸٬۶۰۰ مایل) از درون گسترش می‌یابد. شمار ماه‌های مشتری ۶۳ است. چهار ماه بزرگ هرمز، گانمید، کالیستو، آیو و اروپا هستند که توسط گالیلئو گالیله کشف شده‌اند و به ماه‌های گالیله‌ای مشهوراند. گانیمد بزرگ‌ترین ماه سامانه خورشیدی است.

نمایی از لکهٔ سرخ بزرگ (نگارهٔ گرفته‌شده توسط وویجر ۱)

زحل (کیوان)

کیوان یا زحل دومین سیارهٔ منظومهٔ شمسی از دیدگاه جرم و اندازه و ششمین سیارهٔ دور از خورشید است. زحل در آسمان شب به راحتی با چشم غیر مسلح به عنوان یک نقطهٔ نسبتاً غیر درخشان قابل مشاهده است. این سیاره را می‌توان با یک تلسکوپ کوچک از روی حلقه‌های باشکوه آن پیدا کرد. دورهٔ چرخش کیوان ۱۰٫۶۵۶ ساعت و تناوب مداری آن ۲۹ سال و ۱۶۶٫۹۷ روز است.

جو کیوان از هیدروژن (H۲) و هلیم (He) ساخته شده‌است. گالیله برای نخستین بار در سال ۱۶۱۰ حلقه‌های زحل را مشاهده‌کرد. این سیاره دارای حلقه‌های بسیاری است که از میلیاردها ذرات یخی و سنگی به اندازهٔ یک دانهٔ شکر تا یک خانه ساخته شده‌اند. احتمالاً این حلقه‌ها بقایای خردشدهٔ دنباله‌دارها، سیارک‌ها و ماه‌ها هستند. بزرگ‌ترین حلقهٔ این سیاره ۲۰۰ برابر قطر آن است. اگرچه این حلقه‌ها تا هزاران مایل گسترش می‌یابند، حلقه‌های اصلی معمولاً حدود ۳۰ فوت ضخامت دارند. شمار ماه‌های زحل ۶۲ است. تیتان بزرگ‌ترین ماه زحل و دومین ماه بزرگ منظومهٔ شمسی پس از گانمید (ماه مشتری) است و اندازهٔ آن کمی بزرگ‌تر از تیر است.

اورانوس

اورانوس هفتمین سیارهٔ دور از خورشید و سومین غول گازی بزرگ پس از مشتری، زحل است. اورانوس در درخشان‌ترین حالت خود، فقط با چشم غیر مسلح به عنوان یک نقطهٔ آبی–سبز قابل مشاهده است. دورهٔ چرخش اورانوس ۱۷/۲۴- ساعت و تناوب مداری آن ۸۴ سال و ۴/۴ روز است.

جو اورانوس از هیدروژن (H۲)، هلیم (He) و متان (CH۴) ساخته شده‌است. حلقه‌های اورانوس پس از حلقه‌های زحل و به کمک ستاره‌شناسان کشف‌شد. اورانوس دارای دو گروه حلقه است: نخست، «حلقه‌های سامانهٔ درونی» عمدتاً حلقه‌های باریک و تیره هستند. دوم، «حلقه‌های سامانهٔ بیرونی» (که توسط تلسکوپ فضایی هابل کشف شده‌اند) روشن‌رنگ و شامل دو حلقهٔ قرمز و آبی هستند. دانشمندان تا به امروز ۱۳ حلقه پیرامون اورانوس شناسایی کرده‌اند. شمار ماه‌های اورانوس ۲۷ است. تیتانیا و ابرون بزرگ‌ترین ماه‌های اورانوس هستند که در سال ۱۷۸۷ توسط ویلیام هرشل کشف‌شدند.

نپتون

نپتون چهارمین سیاره بزرگ منظومهٔ شمسی و هشتمین سیارهٔ دور از خورشید و بازپسین سیارهٔ بیرونی منظومهٔ شمسی است که نمی‌توان آن را از زمین با چشم غیر مسلح مشاهده‌کرد. این سیاره با یک تلسکوپ کوچک به رنگ سبز و آبی به نظر می‌رسد. دورهٔ چرخش نپتون ۱۶٫۱۱ ساعت و تناوب مداری آن ۱۶۴ سال و ۲۸۸ روز است.

جو نپتون از هیدروژن (H۲)، هلیم (He) و متان (CH۴) ساخته شده‌است. حلقه‌های غیرمعمولی نپتون یکسان نیستند، اما دارای گرد و غبارهای ضخیم درخشانی هستند که «کمان» نامیده می‌شوند. پنداشته می‌شود که حلقه‌های نپتون نسبتاً جوان هستند و عمر کوتاهی داشته‌اند. داده‌های سال ۲۰۰۵ نشان داد که ظاهراً حلقه‌های این سیاره بی‌ثبات‌تر از آن چیزی هستند که پیش از آن پنداشته می‌شد. شمار ماه‌های نپتون ۱۳ است. تریتون منحصر به فرد است و تنها ماه بزرگ منظومهٔ شمسی است که در جهت مخالف چرخش سیارهٔ خود (نپتون)، پیرامون آن می‌چرخد. تریتون تنها ماه کروی‌شکل نپتون است و ۱۲ ماه دیگر آن اشکال نامنظم دارند.

لکهٔ سیاه بزرگ، آشفته‌ترین بخش نپتون است. (نگارهٔ گرفته‌شده توسط وویجر ۲)

پلوتو

پلوتو سیارهٔ کوتولهٔ بزرگی در کمربند کویپر است که قبلاً به عنوان بیرونی‌ترین و کوچک‌ترین سیارهٔ منظومهٔ شمسی در نظر گرفته می‌شد. در ماه اوت سال ۲۰۰۶، اتحادیهٔ بین‌المللی اخترشناسی با طبقه‌بندی اجرام آسمانی، پلوتو را از فهرست سیارات حذف‌کرد و در طبقهٔ سیارات کوتوله قرار داد. پلوتو از گازهایی مانند نیتروژن و کربن دی‌اکسید به صورت یخ ساخته شده‌است. دورهٔ چرخش این سیارهٔ کوتوله ۱۵۳٫۲۹۲۸- روز و تناوب مداری آن ۲۴۷ سال و ۲۴۸٫۲۵ روز به طول می‌انجامد.

بیش‌ترین دمای سطحی پلوتو °۲۲۳- سانتی‌گراد و کم‌ترین دمای سطحی آن °۲۳۳- سانتی‌گراد است. شمار ماه‌های پلوتو ۵ است. این پنج ماه عبارتند از: شارون، اس/۲۰۱۲ پی ۱، نیکس، اس/۲۰۱۱ پی ۱ و هیدرا است. شارون یک ماه بزرگ است و حجم آن بیش از نصف حجم پلوتو است. فاصلهٔ میان پلوتو و شارون ۱۹٬۶۴۰ کیلومتر (۱۲٬۲۰۰ مایل) و کمتر از فاصلهٔ پرواز میان لندن و سیدنی است. تناوب مداری این ماه به دور پلوتو ۶٫۴ روز به طول می‌انجامد.

بزرگ‌ترین اجرام منظومهٔ شمسی
Jupiter on 2010-06-07 (captured by the Hubble Space Telescope).jpg
Saturn closeup.jpg
Uranus2.jpg
Neptune.jpg
The Earth seen from Apollo 17.jpg
Venus-real color.jpg
مشتری زحل اورانوس نپتون زمین زهره یا ناهید
Mars Hubble.jpg
Ganymede g1 true 2.jpg
Two Halves of Titan.png
Mercury in color - Prockter07 centered.jpg
Callisto.jpg
Io highest resolution true color.jpg
Full Moon Luc Viatour.jpg
مریخ گانیمد تیتان عطارد کالیستو آیو ماه
Europa-moon.jpg
Triton Voyager 2.jpg
Artist's impression dwarf planet Eris.jpg
Pluto-map-hs-2010-06-c180.jpg
Titania (moon) color, edited.jpg
PIA07763 Rhea full globe5.jpg
Voyager 2 picture of Oberon.jpg
اروپا تریتون اریس پلوتون تیتانیا رئا اوبرون
Iapetus as seen by the Cassini probe - 20071008.jpg
2005FY9art.jpg
Charon.png
Artist's conception of Sedna.jpg
Umbriel moon 1.gif
Color Image of Ariel as seen from Voyager 2.jpg
Dione (Mond) (30823363).jpg
یاپتوس ماکی‌ماکی شارون سدنا ۹۰۳۷۷ اومبریل آریل دیونه
PIA07738 Tethys mosaic contrast-enhanced.jpg
2003EL61art.jpg
Ceres optimized.jpg
Snow2whi.jpg
Orcus art.png
2002 TC 302ComSimul.jpg
تتیس هائومیا سرس سیارک ۲۲۵۰۸۸ ارکوس ۹۰۴۸۲ سیارک ۸۴۵۲۲

“کاری از انجمن فیزیک گروه علمی فرهنگی آدنیا”

عنوان فارسی مقاله: جمع کننده آتوماتای سلولی کوانتومی هم صفحه بر اساس سه داده مفید مدخل XOR
عنوان انگلیسی مقاله: Towards coplanar quantum-dot cellular automata adders based on efficient three-input XOR gate
رشته های مرتبط: فیزیک، فیزیک محاسباتی، فیزیک کاربردی و اتمی مولکولی
فرمت مقالات
  pdf
کیفیت ترجمه  متوسط
نشریه الزویر – Elsevier

 

لینک دانلود فایل انگلیسی مقاله:

English file(www.Adenia.ir)

لینک دانلود فایل ترجمه فارسی مقاله:

Persian file (www.Adenia.ir)

موضوع: کوره ی آفتابی

خلاصه ای از مقاله:

کوره آفتابی وسیله‌ای است برای تولید گرما بوسیله تجمع و تمرکز نور خورشید در یک نقطه خاص و استفاده از حرارت آن نقطه برای تولید آب گرم و بخار آب گرم. کوره آفتابی به شکل بشقاب کاو (مقعر) و آینه‌ای و صیقلی (که نورهای تابیده شده به طرف خود را بازتاب می‌کند) است. نورهای تابیده شده از بی نهایت دور موازی هستند، بنابراین همه آنها بعد از بازتابش نقطه خاصی به نام کانون می‌گذرند. برای ورود به بحث با چند اصطلاح آشنا می‌شویم.

لینک دانلود مقاله:

kooreh-aftabi-[www.Adenia.ir]

نزدیک به یک قرن پیش کشف ادوین هابل درباره پدیده “انتقال به سرخ نور کهکشان ها” (red-shifting) در همه جهات نشان داد که جهان در حال انبساط است. از ترکیب این کشف هابل و تعدادی از مفاهیم هندسه نا اقلیدسی مشخص شد که کیهان دارای بیش از سه بعدی است که در زندگی روزمرمان با آن آشنایی داریم.

howaregalaxi

چون بخش‌های مختلف کیهان به شکلی جدا از هم در حال حرکت هستند، هنوز هیچ نقطه مشخصی بعنوان مبدا و مرکز انبساط جهان تعیین نشده است. یک بادکنک را در نظر بگیرید، پوست آن را می توان یک سطح دو بُعدی در نظر گرفت (مانند دو بُعدی فرض کردن صفحه کاغذ که از ضخامت کاغذ صرف نظر می شود)، همچنانکه بادکنک در حال باد شدن است، پوست آن هم بزرگ و بزرگتر می شود، و این سطح دو بُعدی در یک فضای سه بُعدی طوری گسترش می یابد که هیچ نقطۀ مبدا برای انبساط سطح پوست بادکنک وجود ندارد. حال اگر این مفهوم را به انبساط فضای سه بعدی جهان بر روی چهار بُعد تعمیم دهیم، این پدیده راحت‌تر درک می شود. همچنین از همین منظر خم شدن، پیچش و تاب برداشتن فضای سه بعدی روی چهار بعد توجیه می شود، همانطور که پوست بادکنک در فضای سه بعدی میتواند خم شده یا تاب بردارد.

ما ابعاد اضافی را نمی بینیم، یا احساس نمی کنیم، با این حال فیزیک نظری پیش‌بینی می کند که آنها باید وجود داشته باشند. اما کاربردی هم برای ابعاد اضافی وجود دارد؟ آیا آنها می توانند بخشی از فیزیک کاربردی شوند؟

۱-حرکت مافوق نور

دانشمندان برای توضیح درباره بعد چهارم، دائما از تشبیه‌ها استفاده می کنند، مثلا چیزی به نام ابرمکعب(Hypercube) یا رمان قرن نوزدهمی تخستان(Flatland) اثر ادوین ابوت، این کتاب زندگی موجودات دو بعدی در یک جهان مسطح را به تصویر کشیده است که فقط دارای ابعاد طول و عرض هستند. تخستانی‌ها قادر به درک بعد سوم نیستند، آنها از موجودات سه بعدی فقط یک سطحشان را می بینند، چیزی شبیه ِ توموگرافی یا تصویربرداری ام آر آی (MRI) که از قسمت‌های مختلف بدن عکسبرداری می شود. برشی از یک قسمت ِ پا با برشی از قسمتی چند میلیمتر بالاتر از آن تقریبا یکسان است، اما یک برش از کمر یا سینه، تصویری کاملا متفاوت را نشان می دهد. با تعمیم این موضوع، می توانیم درک کنیم، تصویری که ما از محیط سه بعدی می بینیم تنها یکی از بی‌نهایت برش‌ ِ یک محیطی چهار بعدی است.

shutterstock

اما مفاهیم در فراتر از چهار بعد، بسیار شگفت‌انگیزتر و تجسمشان سخت‌تر می شود. مهمترین نظریه در این رابطه، نظریه M است، این نظریه میان نظریه‌های ناهماهنگ ابرریسمان، اتحاد ایجاد می کند. در نظریه M بسته به نوع تبیین ۱۰ یا ۱۱ بُعد وجود دارد. به جز سه بعدی که در زندگی روزمره‌مان با آنها سر و کار داریم و همچنین بعد زمان، دیگر ابعاد فشرده و کوچک هستند (فشرده و کوچک از این بابت که اگر بر روی یکی از این ابعاد اضافی به حرکت در آییم، پس از طی مسافتی کوتاه به مکان اولیه خود باز می گردیم) اما چیزی که در این مورد بیشتر مورد توجه است، این است که ابعاد اضافی یا فشرده، لزوما فشرده نمی مانند و همانطور که ریچارد ابوسی مدیر سازمان تحقیقات سفینه‌های فضایی ناسا می گوید، این ابعاد مانند جعبه می توانند باز شوند.

«اگر یک تمدن پیشرفته یاد بگیرد که چگونه می توان ابعاد اضافی را دستکاری کرد، ممکن است از آنها برای تکنولوژی حرکت مافوق نور استفاده کند» ابوسی در این رابطه مطرح می کند که، اگر به شکلی کنترل شده اقدام به گشودن ابعاد اضافی کنیم، می توانیم سه بعد اصلی که می شناسیم را فشرده کرده یا گسترش دهیم. اگر به طور هماهنگ فضای جلوی فضاپیمایمان را فشرده کرده و فضای پشت آن را گسترش دهیم، می توانیم به سرعت مافوق نور دست پیدا کنیم.[ماشین وارپ]

اما هنوز برای آماده شدن برای سفر به منظومۀ آلفا قنطورس به کمک این تکنولوژِی زود است، ابوسی اعتراف می کند مشکلی که در این رابطه وجود دارد این است که هنوز هیچ شواهدی دال بر اینکه ابعاد اضافی فرضیۀ ما وجود خارجی دارند، در دسترس نیست. احتمالا در آینده با کمک شواهدی که از آزمایشات برخورد دهنده هاردونی بزرگ به دست می آید، ما به وجود این ابعاد پنهان پی خواهیم برد. اما حتی با داشتن چنین مدارکی، اینکه این پدیده منجر به حرکت مافوق نور شود، در حد حدس و گمان است.

۲-سفر در زمان

زمان با ابعاد فضایی که می شناسیم کاملا متفاوت است، اما معمولا بعنوان یک بُعد در نظر گرفته می شود. ما پی در پی در حال حرکت بر روی محور زمان هستیم. و هنوز به تکنولوژِی‌ای که بتواند زمان را به عقب برگرداند و تاریخ را تغییر دهد، دست پیدا نکرده‌ایم. اگر با کمک روشی می شد ابعاد را تحت کنترل خود در آوریم، آنگاه به شکلی که از درک سه بعدی ما از جهان خارج است، می توانستیم به مکان‌های دور افتاده‌ای در فضا تونل بزنیم، یا اینکه به حالتی ابهام آمیزتر، تونل‌هایی ایجاد می کردیم که به دوره‌های زمانی در گذشته یا آینده سر در می آوردند.

multidimensional

طرفداران فیلم پیشتازان فضا(Star Trek) می دانند فلسفه سفر به گذشته بسیار گیج‌کننده است، وقتی به گذشته سفر می کنید می توانید تاریخ را عوض کنید، می توانید از سلسله وقایعی که موجب به وجود آمدن خودتان شده است، جلوگیری کنید و بسیاری کارهای تناقض‌آمیز دیگر. اما سفر به آینده اینطور نیست، با کمک سرعت‌های بالا بدون اینکه درگیر تناقض‌های پیچیدۀ فلسفه زمان شویم، میتوانیم به آینده سفر کنیم.

در مفهوم اتساع زمان که توسط نسبیت خاص اینیشتن پیش‌بینی شده، اگر سرعت فضاپیمایمان را به سرعت نور نزدیک کنیم، زمان از نظر ما کندتر سپری می شود. میزان این کندی را با عاملی به نام فاکتور گاما(Gamma Factor) می سنجند. بنابراین تعریف، اگر سرعت فضاپیما ۰٫۸۷ برابر سرعت نور باشد، شاخص گاما مساوی ۲ می شود، یعنی هر یک دقیقه‌ای که در فضاپیما سپری می شود، برای ناظر زمینی ۲ دقیقه به نظر می رسد. اگر سرعت فضاپیما به ۰٫۹۴ برابر سرعت نور برسد، شاخص گاما برابر ۳ می شود و در ۰٫۹۹۹۲ برابر سرعت نور شاخص گاما به ۲۵ می رسد، این میزان از تفاوت زمانی، سفر به آینده را تا حد قابل توجهی میسر می کند.

با چنین سرعتی طی دو سال می توانیم به سمت ستاره وگا(Vega)، که در فاصلۀ ۲۵ سال نوری از زمین واقع شده، برویم و برگردیم، اما وقتی که به زمین می رسیم می بینیم که نیم قرن گذشته است. درستی پدیده اتساع زمان برای ما قطعی شده است، چون قبلا آن را به کمک ذرات زیر اتمی اثبات کرده‌ایم. اگرچه در حال حاضر امکان انجام آن بر روی انسان‌ها میسر نیست، اما ممکن است در آینده به کمک تلکنولوژی پیشرفته‌ای همچون همجوشی هسته‌ای، بر این محدودیت‌ها فائق آییم.

۳-کرمچاله‌های قابل عبور

روش دیگری که حمل و نقل چند بُعدی در کیهان را ممکن می کند “کرمچاله‌ها” هستند. “کارل سیگن”(نویسنده و مروج موفق اخترشناسی) هنگامی که برای داستان علمی خود به راه حلی برای سفر میان ستاره‌ای نیاز داشت با فیزیکدان نظری، “کیپ تورن” مشورت کرد. کیپ تورن با حل معادلات فیزیکی نشان داد که تنها راه حل ِ موجود استفاده از کرمچاله قابل عبور ِ پایدار است. سیستم تونل مانندی که مناطق مختلف فضا-زمان را به هم متصل می کند. نزدیک به یک دهه قبل از اینکه “میگل آلوبیره” نشان دهد بر اساس نسبیت عام اینشتین می توان مشابه فیلم پیشتازان فضا با سرعت مافوق نور حرکت کرد، سیگن مفهوم کرم‌چاله را تنها ابزار علمی معتبر برای رفت و برگشت سریع بین ِ کهکشان معرفی کرد.

یک تمدن پیشرفته می تواند با کمک کرمچاله‌ها تونلی بین دو نقطه از صفحۀ فضا-زمان ایجاد کند. در اصل این نقاط ورود و خروج روی صفحه فضا-زمان روش دیگری از جابجایی به کمک بُعد چهارم است. اگر ما قادر به استفاده از تلکنولوژی کرمچاله‌ای بودیم می توانستیم، در جایی درون منظومه شمسی دروازه‌ای ایجاد کنیم که به نقطه‌ای در منظومه ستاره‌ای دیگر که دارای سیاره‌ای مشابه زمین است، منتهی شود. چیزی که در داستان‌های علمی- تخیلی به آن دروازۀ ستارگان می گویند.

shutterstock

براساس یافته‌های ریاضی بدست آمده از معادلات نسبیت عام (که بعنوان معادلات میدان اینشتین شناخته می شوند) تکلنولوژی مافوق نور و کرمچاله‌های قابل انتقال، به پدیده‌ای به نام انرژی منفی نیاز دارند. تجسم این پدیده پیچیده از نظر شهودی بسیار سخت است، اما بخشی از نظریه کوانتوم از وجود آن حمایت می کند. فیزیکدانان با کمک تکنولوژِی نورشناخت کوانتومی(Quantum optics) و پدیده‌ای به نام اثر کاسیمیر(Casimir effect) توانسته‌اند که مقدار ناچیزی از انرژِی منفی را تولید کنند. اما تولید آن در مقیاس بزرگ به مقادیر عظیمی از نیروی گرانش نیاز دارد، که در حال حاضر ما قادر به ایجاد آن نیستیم.

اریک دیویس، محقق ارشد موسسه مطالعات پیشرفته آستین-تگزاس، که یک متخصص در زمینۀ مفاهیم سرعت‌های بالاتر از نور است، امیدوارکننده‌ترین راه برای تولید انرژی منفی را استفاده از دستگاهی کوانتومی به نام آینه فورد-اسوایتر(Ford-Svaiter mirrors) می داند. این وسیله که هنوز ساخته نشده، اما قابلیت تولید را دارد می تواند انرژِی منفی را متمرکز کرده و یک کرمچاله کوچک ایجاد کند. البته دیویس معتقد است که دستگاه در مقیاس‌های بالاتر می تواند کرمچاله‌های بزرگتری ایجاد کند که برای ورود یک فضاپیما کافی باشد. در ابتدا ممکن است  با آینه فورد-اسوایتر جهت‌یابی برای پیدا کردن نقطه خروجی کرمچاله‌ها به درستی صورت نگیرد؛ اما از نظر تئوری ساخت یک تنظیم کننده برای نقاط خروجی امکان‌پذیر است.

اولین کرمچاله‌ای که با ورودی و خروجی پایدار ساخته شود، ما را قادر می سازد که بین زمین و مقصد میان ستاره‌ایمان رفت و آمد داشته باشیم. می توانیم منظومه‌های ستاره‌ای مختلف را کاوش کنیم، و سیارات قابل سکونت را برای مهاجرت پیدا کنیم. همچنین می توانیم از این حرکت بعنوان نقطه آغازی برای دست آوردهای بیشتر استفاده کنیم. مثلا کم‌کم می توانیم در گوشه و کنار کهکشان، شبکه‌هایی از کرمچاله‌ها ایجاد کنیم. یا اینکه حتی ممکن است همانطور که کارل سیگن گفت، در برخی نقاط تونل‌های کرمچاله‌ای ما به شبکه‌هایی که از قبل وجود داشته‌اند، راه پیدا کنند. البته بهتر است قبل از هر چیز قوائد استفاده از این شبکه‌ها را خوب یاد بگیریم، برای اینکه ممکن است در آنجا با ترافیک روبرو شویم!

منبع: discovermagazine.com