رصدخانه اشعه ایکس Chandra در ارتفاع بسیار بالای زمین در چرخش است و با دقت بسیار زیاد به تاریکترین نقاط فضا می نگرد. با جستجوی ترسناک ترین و با شکوه ترین جلوه های گیتی، ، آنچه چشمان ما قادر به دیدنش نیست را آشکار می سازد و ما را به آنسوی روشنایی ها می برد.

Chandra بهترین عملیات اختر شناسی اشعه ایکس ناساست. پنجره ای به جهانی باز می کند که قدرتمندترین پدیده ها در تاریکی می درخشند.

 

برای دانلود و مشاهده فیلم مربوط به این مقاله اینجا کلیک نماید.

(متنی که در حال مطالعه آن می باشید ترجمه گفتگوی های این فیلم می باشد)

 

دکتر HARVEY TANANBAUM: وقتی برای اولین بار به برخی از این چیزها نگاه می کنید، ناگاهان به این نکته می رسید که شاید این زمان، دقیقاً همان زمان خاصی است که این اکتشافات اساسی باید انجام می گرفت. هنگامی که آنها را درک نماییم به درجه بسیار بالایی از دانش پیرامون خود، جهان هستی و قانون های فیزیکی حاکم بر جهان دست خواهیم یافت.

 

Chandra یکی از اعضای رصدخانه بزرگ ناساست.  (گروهی از تلسکوپ های قدرتمند فضایی)

هدف این برنامه ساده اما جاه طلبانه است؛ جستجوی دقیق اعماق فضا برای یافتن پاسخ بزرگترین سوالات اختر شناسی.

اخترشناسان جهان را توسط چهار نور مورد بررسی قرار داده اند: مادون قرمز، گاما، نور مرئی و اشعه ایکس.

 

مطالعه اجسامی نظیر ستارگان توسط هر یک از این نورها جلوه های جدیدی درباره آنها را پدیدار می سازد. درست مثل این که برای گرفتن زیباترین و دقیق ترین عکس های ممکن، فضا را با تمام رنگ های مختلف نگاه کنیم.

رصدخانه Chandra برای بررسی آسمانها از طریق قوی ترین نور، اشعه ایکس، اختصاص یافته است.

 

 

 

دکتر JEREMY DRAKE : رصدخانه چاندرا به ما یاد داده است که می توانیم با استفاده از اشعه ایکس، محل تولد ستارگانرا پیدا کنیم. مکانهایی از کهکشان خودمان و کهکشان های دیگر که ستارگان در حال شکل گیری اند.

اشعه ایکس به ویژه در شکافت غبار نجومی و پیدا کردن پدیده های شدیداً مخربی از جمله انفجار ستارگان مفید است. با همکاری دانشمندان سازمان هایی از جمله ناسا و Smithsonian ، رصدخانه اشعه ایکس Chandra طراحی شد تا یک جستجوگر سیاه چاله باشد و به دنبال نواحی پر انرژی فضا بگردد.

پس از دریافت جایزه نوبل توسط Subrahmanyan Chandrasekhar ، اخترفیزیکدانی که ساختار و تکامل ستارگان را مطالعه می کرد، این رصدخانه به نام Chandra نام گرفت.

 

پس از گذشت زمانی طولانی و پیشرفت هایی که بود، ناسا در 23 جولای 1999 چاندرا را با شاتل فضایی Columbia به فضا فرستاد. تنها هشت ساعت پس از پرتاب، فنرها به آرامی Chandra را از Columbia بیرون فرستادند و با این کار تلسکوپ جدید در مسیر خودش قرار گرفت.

 

 

 

فضانورد EILEEN COLLINS : به شما خواهم گفت، هیچ چیز زیباتر از دور شدن Chandra برای انجام وظایفش نیست.

بیست و هفت روز بعد، Chandra چتر خورشیدی اش را باز نمود تا درون یک ابرسیاه چاله قدیمی را ببیند، نگاهی با اشعه ایکس به دنیایی که رازهای زیادی در خود نهفته است.

 

 

ترجمه نعیمه موحدی و محمد علی مسلمی از سایت رسمی ناسا

 

 

تصوير جدید گرفته شده توسط ESO ، چندين هزار كهكشان دور و به طور ويژه اي يك گروه بزرگ متعلق به خوشه كهكشاني عظيم Abell 315 را به ما نشان مي دهد. از حجم زياد كهكشانها مي توان چنين استنباط كرد كه Abell 315 نظير اغلب خوشه هاي كهكشان غني از ماده تاريك است. جرم بسيار زياد اين خوشه نور كهكشانهاي پس زمينه را منحرف كرده و باعث انحراف در شكل مشاهده شده كهكشان مي شود.

زماني كه با چشم غير مسلح به آسمان نظاره مي شود غالبا تنها مي توان ستاره هاي درون كهكشان راه شيري خودمان و برخي از نزديكترين همسايه هامان را ببينيم. بيشتر كهكشانهاي دور آنقدر نور ضعيفي دارند كه چشم بشر قادر به مشاهده آنها نيست. اما اگر بتوانيم آنها را ببينيم احتمالاً پهناي آسمان را خواهند پوشاند. اين تصوير جديد كه توسط ESO منتشر شده هم يك تصوير وسيع الطيف و عريض است و هم تصويري است با آشکارسازی طولانی مدت . در این تصویر هزاران كهكشان جمع شده و در فضايي به اندازه يك ماه به نمایش گذاشته شده اند.

 

اين كهكشانها در فاصله هاي متفاوتي از ما قرار گرفته اند. برخي نسبتا نزديك اند به طوري كه بازوهاي مارپيچي يا فرم بيضوي آنها قابل تشخيص است. به ويژه در قسمت بالايي تصوير. كهكشانهاي دورتر تنها به صورت حباب هاي نوراني ظريفي ديده مي شوند. نور آنها قبل از رسيدن به زمين هشت ميليارد سال و يا بيشتر در جهان عبور كرده است.

قسمت مركز تصوير به طرف پايين و چپ شامل تركيبي از صدها كهكشان زرد رنگ است كه نشان دهنده يك خوشه كهكشانی بسيار حجيم است . اين خوشه در بين كهكشانهاي كم نور آبي و قرمز و زمين و حدوداً در فاصله 2 ميليارد سال نوري و در صورت فلكي حوت ( Cetus -the Whale) واقع شده است.

 

تصویر گرافیکی از ساختمان اصلی ESO

 

خوشه هاي كهكشانی از بزرگترين ساختارها در جهان هستند كه با نيروي گرانش به يكديگر متصل اند. اين ساختارها در مقايسه با كهكشانهايي كه مي بينيم داراي جرم بسيار بسيار بيشتري می باشند. كهكشانهايي به اين بزرگي تنها حاوي 10 درصد جرم مي باشند. گاز داغ بين كهكشانها 10 درصد ديگر را شامل مي شود (1). 80 درصد باقي مانده شامل يك تركيب ناشناخته و غير قابل رويت به نام ماده تاريك مي باشد كه در بين كهكشانها قرار مي گيرد.

 

وجود ماده تاريك از طريق اثرات گرانشي آن آشكار مي شود: جرم بسيار عظيم يك خوشه كهكشانی بر روي نور كهكشانهاي پشتي اش اثري مشابه يك شيشه مغناطيسي جهاني است و باعث ايجاد اندكي انحراف در شكل ظاهري كهكشان مي گردد (2). اخترشناسان با مشاهده و آنالیز دوتایی اشکال این کهکشانها می توانند جرم کلی خوشه مسئول این انحراف را، حتی زمانی که این جرم ناپیدا باشد، به دست آورند. در هر حال این اثر بسیار ضعیف است و برای به دست آوردن نتایج معنی دار لازم است تعداد بسیار زیادی کهکشان سنجش شود: در مورد Abell 315 برای تخمین جرم کلی خوشه تقریبا شکل 10000 کهکشان کم نور در این تصویر مطالعه شد؛ بیش از یک صد هزار میلیارد برابر جرم خورشید ما (3)

 

 

برای دیدن تصویر در اندازه بزرگ اینجا کلیک کنید. (حجم تصویر : 1.7 مگابایت)

 

برای تکمیل رنج وسیع اندازه ها و فاصله ها در این تصویر، تعدادی اجرام بسیار کوچکتر از کهکشانها و خوشه های کهکشانی و بسیار نزدیک به زمین بررسی شد: در کنار چندین ستاره متعلق به کهکشان ما تعداد زیادی آستروئید که به شکل دنباله های آبی، سبز یا قرمز دیده می شوند مورد بررسی قرار گرفت(4). این اجرام متعلق به کمربند اصی آستروئید بوده و در بین مدارهای مریخ و مشتری واقع شده اند. ابعاد آنها از چند ده کیلومتر (درخشان ترین آنها) تا فقط چند کیلومتر (کم نورترین آنها) متغییر است.

این تصویر به وسیله تصویرگر وسیع الطیف (WFI) با تلسکوپ 2.2 متر MPG/ESO در رصدخانه شیلی تهیه شده و در طی چندین مرحله و با استفاده از سه فیلتر وسیع باند مختلف به دست آمده است. تقریبا 1 ساعت در فیلتر B و حدود 1.5 ساعت در فیلترهای V و R .

 

توضیحات:

(1): ده درصد از جرم خوشه کهکشانی شامل مخلوطی از الکترونها و پروتونهای سیار داغ (پلاسما) با درجه حرارتی برابر ده میلیون درجه یا بیشتر می باشد که با تلسکوپ های اشعه ایکس (X-Ray) قابل رویت است.

(2): اخترشناسان با توجه به این انحراف ظریف، پدیده های بسیار ویژه نظیر کمانهای بزرگ، حلقه ها و تصاویر چندتایی را تهیه می کنند.

(3): مطالعه ای راجع به خوشه کهکشان Abell 315 توسط جی دیتریج و همکاران در مقاله ای در محله اخترشناسی و اخترفیزیک سال 2009 به چاپ رسیده است. (با عنوان:

("Weak lensing observations of potentially X-ray underluminous galaxy clusters," by J. Dietrich et al.)

(4): دنباله دارهای آبی، سبز یا قرمز نشان دهنده این مطلب است که هر یک به وسیله یکی از سه فیلتر مخصوص شناسایی شده اند. هر دنباله دار تشکیل شده از چندیدن زیردنباله کوچکتر که در فیلترهای مختلف اثرات خاصی را منعکس می کنند؛ از طول این زیردنباله ها، فاصله تا آستروئید قابل محاسبه است.

 

منبع : سایت نجوم ایران

ترجمه نعیمه موحدی از sciencedaily

دو تیمی که در آزمایشگاه بین المللی شتاب دهنده ذرات Tevatron واقع در باتیویا کار می کردند٬ نشانه هایی از نسل جدید ذرات بنیادی پیدا کرده اند که می تواند به سه نسل قبلی که تاکنون می شناختیم اضافه شود. اما این ذرات جدید چه چیز خاصی میتوانند داشته باشند؟

اگر این ذرات واقعا وجود دارند باید درباره معمای چندین ساله ای که چگونه جهان در نخستین لحظات خود بعد از انفجار بزرگ از خودویرانگری اجتناب کرد توضیحی داشته باشند. در ابتدا گزارشی از آنچه تاکنون میدانیم به این شرح داریم. هر یک از سه نسل معلوم ماده دربرگیرنده دو نوع ذره بنیادی به نامهای کوارک و لپتون است. لپتونهای نسل اول شامل الکترون و نیوترینو (نوترون خودی یا مانوس) هستند.

 

 

 

اولین نسل ماده میتواند هرچیزی را که ما در زندگی روزمره مان با آن مواجه می شویم شرح دهد. به عنوان مثال هسته های اتمی از پروتون و نوترون ساخته شده اند که هر کدام به تنهایی از کوارکهای صعودی و نزولی تشکیل یافته اند.

دومین و سومین نسل معرفی شدند تا دوجین های متنوع ذرات بی دوام درون اتمی را توضیح دهند که در آثار مخرب برخورد ذرات تشخیص داده شده بودند.

هر یک از این دو نسل شامل یک جفت کوارک (که بسیار سنگین تر از نسل اول بوده ) و نیز muon و tau ، گونه های سنگین الکترون می باشند. علاوه بر این هر یک دارای نیوترینوی مربوط به خود هستند.

 

 

The Collider Detector at Fermilab -CDF

 

نسلهای جدید ماده تمایل داشتند تا هر 30 یا 40 سال یکبار ظاهر شوند که آخرین بار این اتفاق در سال 1975 رخ داد یعنی زمانیکه tau کشف شد . Amarjit Soni از لابراتوار ملی Brookhaven در Upton, New York چنین می گوید: پیش از این ما سه نسل دیده ایم و سوال اینجاست که چرا چهار تا ندیده ایم؟

او می گوید: نسل چهارم باید دنباله ساده ای از این روند باشد که تاکنون دیده ایم.

اکنون نشانه های این نسل چهارم در سوابقی از شتاب دهنده Tevatron ظاهر شده است که پروتون ها و آنتی پروتون ها را با هم خرد میکند.

محققان بخش ردیابی CDF در Tevatron در ماه مارس آثار باقیمانده از تصادمات را بخوبی جستجو کردند که در آنجا بین ماه مارس 2002 و 2009 ایجاد شده بود. آنها در جستجوی نشانه هایی از کوارک نسل چهارم بودند که سنگین تر از کوارک های سه نسل دیگر باشد.

دلیل اینکه چرا این کوارک در آزمایشات پیشین دیده نشده بود چنین شرح داده می شود که هر چقدر ذره سنگین تر و غلیظ تر باشد انرژی بیشتری برای ساخت آن مورد نیاز است و برخوردها در آزمایشات قبلی مستلزم انرژی خیلی کمتری برای تولید چنین موجود بزرگ و عظیمی بود.

 

مرکز تحقیقات و کنترل شتاب دهنده

یک کوارک سنگین نسل چهارم هنگامی که تنزل می کند انرژی بسیار زیادی رها می سازد و در بین سایر ذرات muon های بسیار فعالی تولید می کند. سه نسل دیگر ماده هم این فراورده های پوسیده را تولید می کنند و برآوردها اشاره بر این دارند که این سه نسل باید برای دو رویداد تنزل در بالاترین انرژی محاسبه شوند که در آزمایش مورد سنجش قرار گرفته است. اما تیم CDF هشت رویداد را مشاهده کردند یعنی مازادی که اشاره به کوارک نسل چهارم دارد.

نشانه های کوارک جدید در فراورده های پوسیده شتاب دهنده برخورد ذرات Tevatronظاهر شده اند. اما این فزونی بقدری جزئی است که نمی تواند ضربه موفقیت آمیز آماری باشد٬ از اینرو تیم نمیتواند ادعا کند که علائمی از نسل چهارم دیده است. John Conway یکی از بانیان این تحقیق و بررسی از دانشگاه کالیفرنیا در Davis اظهار می کند که ادعاهای خاص و غیر عادی نیاز به مدارک و شواهد غیر عادی نیز دارد.

 

 

نمایی از ساختمان درونی شتاب دهنده

 

با این وجود هیچکس حاضر به منفصل کردن این فزونی نیست.Stephen Martin از دانشگاه Northern Illinois در Dekalb که عضوی از این تحقیق و بررسی نبود چنین می گوید: این بقدری جالب است که ما به چشم داشت و تجزیه و تحلیلات آتی توجه خواهیم کرد چون اگر کوارک [نسل چهارم] براستی وجود داشه باشد همه چیز بسیار مهیج خواهد شد.

اگر چه اهمیت فزونی CDF مورد بحث قرار می گیرد اما DZero٬ گواه تازه ای از دیگر ردیاب اصلی Tevaron٬ اثر و نشانه ممکن متفاوتی از نسل چهارم نشان می دهد که منفصل کردن آن دشوارتر است.

تجزیه و تحلیل جدید برخوردهای پروتون-آنتی پروتون در DZero فراورده های پوسیده ای را بنیان نهاد که بطور غیرمنتظره ای نامتوازن بودند. تا حدودی اکثر muon ها نسبت به antimuon ها نقطه مقابل ضدماده هایشان را ایجاد می کنند.

Soni می گوید: اگر این تائید شود٬تبدیل به اکتشاف بینهایت مهمی می شود و انعکاس بسیار مهمی برای کل فیزیک ذرات خواهد داشت. این نتیجه با مدل استاندارد فیزیک ذرات یعنی بهترین تئوری که ما تاکنون دنیای درون اتمی را با آن شرح داده ایم مغایرت دارد.

 

 

 

این مدل تفاوت بسیار جزئی را بین تعداد ذرات ماده و ضدماده پیش بینی می کندکه در برخوردها حدود 40/1 ام برابر آنچه که DZero واقعا مشاهده می کند تولید میکند. بنظر می رسد که عامل جدید و نامعلومی در اینجا نقش داشته باشد.

برخی از فیزیکدانان قبلا خاطر نشان کردند که چهارمین نسل ذرات می تواند تعادل ماده- ضدماده را در نوع فرایند مشاهده شده در DZero متوازن کند.

این عمل چگونه اتفاق می افتد؟ قوانین خارق العاده مکانیک کوانتوم به ذرات مجازی اجازه میدهند تا مختصرا به وجود آیند و اگر کوارک های نسل چهارم در DZero از این طریق رخ دهند ٬می توانند با ترتیب طبیعی وقایع مداخله کنند که این ذرات در آزمایش تنزل کرده اند. برای مثال جفت های کوارک که دربرگیرنده پایه های نسل سوم است معمولا با مجمو عه ای از واکنشهایی که moun ها و antimuon ها را تولید می کند مورد بحث قرار می گیرد. کوارک نسل چهارم می تواند با این فرایند مداخله کند و تعادل معمول بین تولید ماده و ضدماده را به هم بریزد و نتایج را به نفع ماده تحریف کند.

اگر بی نظمی در DZero بر اثر ذرات نسل چهارم باشد ٬ استنباط ها عمیق و بنیادی خواهند بود. فیزیکدانان برای چندین دهه در این حقیقت متحیر مانده اند که دنیائی که ما آنرا می شناسیم اصلا وجود ندارد.

 

 

 

بر اساس مدل استاندارد٬ ماده و ضدماده٬ تقریبا باید به میزان مساوی از انرژی فراهم شده در اوایل جهان متراکم می شدند. از آنجاییکه ماده و ضدماده در تماس با هم یکدیگر را خنثی می کنند٬ بسیاری از هر دو نوع ماده سریعاً نابود می شوند و دریای سترونی از تشعشعات باقی می گذارند که تقریباً بطور کامل تهی از ماده ای است که مورد نیاز برای ساخت ستاره ها٬ کهکشان ها و سیارات می باشد. آگر این اتفاق به وضوح نیافتاد ٬ بنابراین باید چیزی میزان تولید برای ماده را بالا برد و مازادی را باقی گذارد تا وضعیت شدید نابودی را سپری کند و باعث بوجود آمدن جهان شود.

چهارمین نسل ذرات می تواند توضیح دهد که چگونه ماده برای بوجود آوردن ستاره ها و کهکشان ها باقی می ماند.

اگر کوارک های چهارمین نسل مسئول برهم زدن این تعادل باشند٬ پس ما بدون آنها نمی توانیم وجود داشته باشیم. George Hou از دانشگاه ملی تایوان در تایپه می گوید: برای من این نشانه ای از تنها انگیزه مهم برای موجودیت [چهارمین نسل] می باشد. وی افزود: ما شاید با یک بسط انحصاری از نسل سوم تا چهارم ٬ عدم تقارن کافی برای توضیح اینکه چگونه ماده در اوایل جهان از نابودی زنده مانده است را داشته باشیم.

 

 

اگر چه عدم تقارن Dzero با موجودیت چهارمین نسل تناسب دارد اما آنرا ثابت نمی کند. همچنین امکان تولید عدم تقارن ماده وضدماده در تئوری هایی است که سعی دارند فیزیک ذرات را با مطرح کردن ابعاد زائد پنهان شرح دهند٬ همینطور در فراتقارن یعنی تئوری ای که در هر کدام ذره در هر سه نسل شناخته شده ماده است و آنهایی که حامل نیرو هستند شریک پرزورتری دارند.

ذرات چهارمین نسل نیز می توانند به توضیح مبداء ماده تاریک کمک کنند که بنظر می آید بیشترین حجم جهان را تشکیل می دهد. راه حل برای این اندیشه نیوترینو غلیظ می باشد. مانند نیوترینوها در همه نسلهای دیگر ذرات٬ این یکی با نیروی الکترومغناطیسی فعل و انفعال داخلی ندارد تا آنرا شفاف و آشکار سازد و ازاینرو نامرئی می باشد.

درحالیکه سه نیوترینو شناخته شده دیگر برای محاسبه کسر مفاد ماده تاریک بسیار کم وزن هستند ٬ نیوترینوهای غلیظتر چهارمین نسل باید قادر به انبوه شدن با همدیگر باشند و بذرهای کهکشان ها را تشکیل دهند.

 

 

 

با اینحال این اندیشه همچنان با دشواری هایی روبه رو می بود چراکه اولاً نیوترینوی غلیظ معمولاً در کسر ثانیه ای به ورژنی سبک تراز نسل دیگر تنزل کرده٬ بنابراین هیچیک از نیوترینوهای غلیظ از جهان اولیه نباید باقی می ماندند تا ماده تاریک را تشکیل دهند که ما فکر می کنیم امروزه موجود می باشد. فیزیکدانان باید روشی مطرح می کردند تا توضیح دهند که چگونه یک نیوترینو غلیظ برای بیلیون ها سال پس از انفجار بزرگ پایدار مانده است.

خوشبختانه Large Hadron Collider در CERN قادر به توضیح این چیزها بود. اکنون ذرات بهم خورنده با انرژی ترکیب شده 7 تراالکترون ولت وجود دارد که برخورد های Tev Tevatron2 را از حرکت بازمی دارد.

با قدرت اضافی داده شده برای LHC کشف کوارک چهارمین نسل با حجمی بالغ بر 450 GeV نباید زیاد طول بکشد. مارتین می گوید: آزمایشات LHC قادر به حل قطعی این معما خواهد بود.

 

منبع : سایت نجوم ایران

ترجمه نعیمه افشار از CDF / newscientist