دانش - كوچولوهاي ناپيدا

واضح آرشیو وب فارسی:بازتاب آنلاین: دانش - كوچولوهاي ناپيدا

دانش - كوچولوهاي ناپيدا

كيوان فيض‌اللهي:جست‌وجو به دنبال كوچك‌ترين اجرام آسماني مقيم فضاي خارج از منظومه شمسي همچنان ادامه دارد. البته جست‌وجوي دو ساله براي يافتن اين اجرام كوچك تاكنون بي‌نتيجه مانده است. در واقع اين عدم‌موفقيت در يافتن اجرام كوچك خارج از منظومه شمسي باعث تقويت هر چه بيشتر تئوري‌هايي مي‌شود كه مدعي‌اند تنها چند صد ميليون سال پس از پيدايش منظومه شمسي، همه چيز در اين منظومه زيرورو شده و به هم ريخته است. اخترشناسان تاكنون بيش از 1000 جرم را در كمربند كوئيپر (Kuiper Belt) يافته‌اند، حلقه‌اي متشكل از اجرام يخي كه در فراسوي سياره نپتون به دور منظومه شمسي حلفه زده است. وجود اين كمربند نخستين‌بار توسط خرارد كوئيپر(G.Kuiper)، اخترشناس هلندي‌تبار در سال 1951 مطرح شد. كوئيپر بر پايه مدار برخي از دنباله‌ دارهاي شناخته شده تا آن زمان و وجود اجرامي مانند سياره كوتوله پلوتون باور داشت كه كمربندي از اجرام دنباله‌دار مانند در وراي مدار نپتون وجود دارند. ۲۰ سال پس از مرگ او نخستين جرم كمربند كوئيپر در فاصله ۴۲ يگان اخترشناسي (معادل متوسط فاصله زمين تا خورشيد، 150 ميليون كيلومتر) از خورشيد پيدا شد. اين جرم كه قطر آن به ۲۴۰ كيلومتر مي‌رسد 1992QB1 نامگذاري شد. از آن زمان تاكنون بيش از 1000جرم ديگر در كمربند كوئيپر پيدا شده است. گمان مي‌رود دست‌كم ۳۵۰۰۰ جرم يخ‌زده با قطري بيش از ۱۰۰ كيلومتر در اين منطقه وجود داشته باشند و شايد حتي ده‌ها بار بيش از اين، اجرام كوچك‌تري در كمربند كويي پر پنهان از ديد ما باشند. كل جرم موجود در كمربند كوئيپر بايد چند صد برابر جرم موجود در كمربند سيارك‌ها كه در ميان مدار مريخ و مشتري است باشد. از جمله مشهورتين اجرامي كه در اين كمربند هستند مي‌توان به اريس و پلوتون اشاره كرد.

اين يافته‌ها نشان مي‌دهد كه در كمربند كوئيپر تعداد اجرام بزرگ در مقايسه با اجرام كوچك بسيار كمتر است اما توزيع دقيق اندازه در ميان اين اجرام هنوز معلوم نيست. در واقع در ميان اين اجرام كشف شده تنها تعداد اندكي با قطر كمتر از 70 كيلومتر شناسايي شده اند، چراكه ميزان نور بازتابيده شده از آنها به قدري كم است كه به سختي مي‌توان آنها را در آسمان رصد كرد. كوچك‌ترين جرمي كه تاكنون در كمربند كوئيپر مشاهده شده، جرمي است به قطر 30 كيلومتر كه پنج سال پيش و به كمك تلسكوپ فضايي هابل كشف شد. البته تعداد بسيار اندكي از اين اجرام كوچك به‌طور مستقيم مشاهده شده‌اند و اين درحالي است كه پيش‌بيني‌هاي مبتني بر روند توزيع اندازه در ميان اجرام بزرگ‌تر كمربند كوئيپر حكايت از آن دارد كه تعداد اين اجرام كوچك بايد 25 برابر آنچه باشد كه تاكنون مشاهده شده است. چارلز آلكاك (C.Alcock)، مدير بخش اخترفيزيك مركز هاروارد اسميتسونين در اين باره مي‌گويد «آنچه به نظر مي‌رسد اين است كه شيب نمودار توزيع اندازه، در مورد اجرام كوچك تغيير مي‌كند. ما هنوز نمي‌دانيم درباره اجرام كوچك بايد انتظار چه چيزي را داشته باشيم.» بنابراين او و گروهي بين‌المللي از اخترشناسان تصميم گرفتند براي شكار اجرام كوچكي كه قطر آنها بين 3 تا 28 كيلومتر است، الگويي متفاوت را در پيش بگيرند كه به «شيوه آمريكايي-تايواني پيمايش اجرام غايب» شهرت دارد. اين اخترشناسان به جاي جست‌وجوي نور بازتاب از اين اجرام، به دنبال سايه‌هاي‌شان مي‌گردند. در واقع آنها با استفاده از سه تلسكوپ 50 سانتيمتري در تايوان 200 تا 2000 ستاره را به اين اميد به‌طور همزمان مورد بررسي قرار مي‌دهند كه نور يكي از اين ستاره‌ها بر اثر حائل شدن اجرام كوچك كمربند كوئيپر ميان آن ستاره و زمين، ضغيف شود. البته استفاده از اين تكنيك چندان هم ساده نيست. در واقع سايه يك جرم كوچك مقيم كمربند كوئيپر تنها در صورتي مي‌تواند باعث كم‌نور شدن ستاره قرار گرفته در زمينه تصوير شود كه درست در امتداد مدار ستاره حركت كند، كه حتي با وجود چنين مطابقت دقيقي زمان اين پديده بيشتر از يك ثانيه نخواهد بود. به بيان ديگر موفقيت اين تكنيك در گرو اين است كه ستاره زمينه، جرم كوچك كمربند كوئيپر و تلسكوپ رصدگر، هر سه با دقت بسيار زيادي در يك امداد قرار بگيرند. لاورنس واسرمن (L.Wasserman)، از رصدخانه لاوول در آريزونا كه دخالتي در اين تحقيقات ندارد، در اين‌باره مي‌گويد «سايه جرم كوچكي در كمربند كوئيپر را به شكل استوانه‌اي تصور كنيد كه قطر آن به اندازه آن جرم كوچك است. چنانچه روي زمين باشيد و به‌طور همزمان به انبوهي از ستاره‌ها خيره شويد، ممكن است بتوانيد يكي از آن سايه‌ها را ببينيد.» پيش از آغاز كار اين پروژه در اواخر سال 2004 آلكاك اظهار اميدواري كرده بود كه بتواند هر ساله دست‌كم 10 حادثه اينچنيني را مشاهده كند. اما بر اساس گزارشي كه توسط ژي وي ژانگ (Z.Zhang)، از دانشگاه مركزي ملي تايوان تهيه شده است، نشان مي‌دهد تجزيه و تحليل‌هاي مربوط به رصدهاي دو سال گذشته بي‌نتيجه بوده‌اند.
روش آلكاك و همكارانش آنقدر هم كه به نظر مي‌رسد عجيب و غريب نيست. در تحقيقات ديگري كه پيش از اين انجام شده است، 58 جرم كوچك مقيم كمربند كوئيپر تقريبا به همين روش كشف شده‌اند. اما در گزارش آن تحقيقات آمده است كه براي كشف اين اجرام كوچك، عبور آنها از مقابل منبع دور دستي از پرتوهاي ايكس موسوم به «عقربX-1» ؛(Scorpius X-1) مرود تجزيه و تحليل قرار گرفته است. البته اين گروه تحقيقاتي در آن زمان اعلام كرده بودند كه اين امكان نيز وجود دارد كه اين اجرام كوچك كشف شده چيزي جز خطاي اندازه‌گيري ناشي از عدم‌دقت آشكارساز پرتو ايكس، نباشد. به گفته فدريكو بيانكو (F.Bianco)، يكي از اعضاي گروه تحقيقاتي تحت هدايت آلكاك «در تحقيقات اخير برخلاف تلاش‌هاي مشابه پيشين دقيق‌ترين حد بالايي در مورد تعداد اجرام كوچك مقيم كمربند كوئيپر در نظر گرفته شده است.» آلكاك در اين‌باره مي‌گويد «ما بايد اين آزمايش را به مدت بيشتري ادامه دهيم و رفته‌رفته آن مقدار حدي را پايين بياوريم تا سرانجام بتوانيم چيزي پيدا كنيم. آن وقت مي‌توانيم بگوييم چندتا جرم كوچك در كمربند كوئيپر سكونت دارند.» اما به راستي اين همه تلاش و مشقت براي چيست؟ اساسا چرا ما بايد نگران چگونگي توزيع اندازه در ميان اجرام كمربند كوئيپر باشيم. در واقع بررسي اجرام مقيم كمربند كوئيپر مي‌تواند پرده از حقايق ارزشمندي‌بردارد، حقايقي مثل چگونگي منظومه شمسي درست در نخستين لحظات پيدايش اش در بيش از چهار ميليارد سال پيش.
منظومه شمسي در آغاز ديسكي متشكل از ذرات و گاز و غبار بود كه به آرامي مي‌چرخيد. زماني كه اين ذرات غبار با هم برخورد كردند كردند به هم چسبيدند و رفته‌رفته ساختارهاي بزرگ‌تري را پديد آوردند. آلكاك در اين‌باره مي‌گويد «برخورد ميان ذرات در آن زمان به حدي آرام و ملايمت رخ مي‌داد كه بيشتر باعث به هم چسبيدن ساختارها مي‌شد تا خرد كردن آنها.» در واقع اخترشناسان بر اين باورند كه اين فرايند چسبيدن، همان چيزي است كه مي‌تواند علت چگونگي توزيع اندازه ميان اجرام متوسط و بزرگ مقيم كمربند كوئيپر را توضيح دهد. اما در زماني كمتر از يك ميليارد سال پس از آغاز شكل‌گيري منظومه شمسي، پديده‌اي رخ داد كه باعث شد بسياري از اين اجرام از مركز منظومه دور شوند و به دور آن حلقه بزنند. سيارات غول‌پيكر بيروني از مدار ابتدايي‌شان جابه‌جا شدند و اجرام كمربند كوئيپر را پراكنده كردند.
هل لويسون(H.Levison)، اخترشناس انستيتو تحقيقاتي ساوت وست در ايالات متحده در اين‌باره مي‌گويد «اساسا همه چيز به مدت 700 ميليون سال ساكت و آرام بود و هر چيزي سر جاي خودش قرار داشت، و ناگهان انفجار مهيبي كه همه چيز را به آشوب كشاند. پس از اين مرحله مهاجرت سيارات، زماني كه دو جرم به هم مي‌خوردند ديگر از چسبيدن‌شان به هم خبري نبود و بي‌شك منجر به تكه پاره شدن آن دو مي‌شد.» در واقع در اين مرحله برخوردهاي سازنده جاي‌شان را به برخورد‌هاي مخرب و مرگبار داده بودند. آلكاك در اين‌باره مي‌گويد «اخترشناسان بر اين باورند كه اجرام كوچك‌تر مقيم كمربند كوئيپر محصول اين دوره از برخوردهاست». تعيين اينكه تغيير شيب نمودار توزيع اندازه ميان اجرام كوچك و بزرگ مقيم كمربند كوئيپر در كجا رخ داده است، احتمالا مي‌تواند به ما بگويد كه چگالي اين اجرام در آن زمان كه هنوز به شدت تنگ هم بودند و مرتب با هم برخورد مي‌كردنند، چقدر بوده است. در واقع به اين ترتيب مي‌توان چگالي اين اجرام را درست پيش از حركت‌شان به سوي اين ناحيه چگالي پايين يعني فضاي بيروني منظومه شمسي، به دست آورد. آلكاك در اين‌باره مي‌گويد «اين اطلاعات مي‌تواند روشي را در اختيارمان قرار دهد كه به كمك آن بتوانيم از فرايندهاي فيزيكي در جريان در اطراف سياره نپتون درست قبل و بعد از آغاز حركت سيارات به سمت خارج از مركز منظومه شمسي، ارزيابي واقع‌بينانه‌اي داشته باشيم.» و در نهايت دستيابي به توزيع خاص اجرام كوچك مي‌تواند پرده از ساختار و تركيبات تشكيل‌دهنده اين اجرام‌ بردارد. به گفته آلكاك «تمام اين چيزها نشانه‌هايي از نخستين روزهاي پيدايش منظومه شمسي است.» با اينكه تحقيقات آلكاك و گروه تحت هدايتش با گذشت دو سال هنوز به نتيجه نرسيده است اما آنها ابراز اميدواري كرده‌اند كه رصدهاي بعدي‌شان مي‌تواند به يافتن اجرام كوچك كمربند كوئيپر منجر شود، اجرامي با قطر كمتر از 30 كيلومتر. اعضاي پروژه «آمريكايي-تايواني پيمايش اجرام غايب» چند وقتي است كه تلسكوپ چهارمي را نيز به كار گرفته‌اند و حجم اطلاعات آناليز شده‌شان را به دو برابر رسانده‌اند. آخرين نتايج بررسي‌هاي اين گروه در شماره اخير ژورنال Astrophysical Journal Letters منتشر شده است..
New Scientist, Oct. 04, 2008
سه شنبه 16 مهر 1387

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: بازتاب آنلاین]

[مشاهده در: www.baztabonline.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 250]