ادوین هابل و قانون او ( قانون هابل)

ادوین هابل و انبساط جهان

ادوین هابل (1889 تا 1953) دانشمند و اخترشناس آمریکایی که نقش بزرگی در وسعت بخشیدن به دیدِ فراکهکشانی بشر داشته است. او با کشف قانونی که به نام او قانون هابل نامیده می‌شود روشی عملی برای محاسبه‌ی فاصله‌ی تقریبی کهکشان‌های بسیار دور دست به دست آورد. او دریافت که بسیاری از توده‌هایی که به صورت سحابی‌ یا ابر در اعماق آسمان شب دیده می‌شوند نه غبار و گرد و خاک بلکه کهکشان‌هایی بسیار عظیم اند که هزاران یا حتی میلیو‌ن‌ها و میلیاردها سال نوری از ما فاصله دارند و خود حاوی میلیون ها و میلیاردها ستاره‌اند. بنا به قانون هابل این کهکشان‌ها به سرعت در حال حرکت‌اند و  سرعت دور شدن‌شان از ما نیز متناسب با فاصله‌شان از ماست. یعنی هر چه یک کهکشان از ما دورتر باشد سریع تر از ما دور می‌شود. در واقع با این استدلال می توان گفت که تمام اجرام آسمانی در حال دورتر شدن از هم اند یا جهان در حال انبساط است. هابل در 64 سالگی و درست هنگامی که بحث‌هایی پیرامون نامزدی او برای دریافت جایزه‌ی نوبل به گوش می‌رسید درگذشت. نامگذاری تلسکوپی به نام او  کوششی بود برای تجلیل از این مرد بزرگ که به قول بسیاری، یکی از بزرگترین منجم‌های تاریخ علم و به ویژه منجمی بود که می کوشید پیوند میان علم فیزیک و اخترشناسی را مستحکم‌تر کند.

اثر دوپلر (doppler effect)

اثر دوپلر

پدیده یا اثر دوپلر همان چیزی است که شما حتما بارها با آن مواجه شده اید  ولی به احتمال زیاددر آن هنگام دقت یا پس از آن پی‌گیری نکرده‍‌‌‌‌ اید. بار دیگر وقتی در کنار خیابان ایستاده‌اید و  می‌خواهید تاکسی بگیرید یا به سمت دیگر خیابان بروید به صدای بوق اتومبیل‌ها توجه کنید. حالت صدای بوق آنها وقتی به شما نزدیک می‌شوند با وقتی که  از کنار شما می‌گذرندو دور می‌شوند فرق می‌کند. وقتی به شما نزدیک می‌شوند صدای بوق آنها زیرتر و وقتی دور می‌شوند بم تر است. همین اثر را می‌توانید در شنیدن سوت  قطار در سه حالت توقف درکنارتان یا نزدیک شدن به خودتان یا دور شدن از خودتان، احساس کنید. وقتی دور می‌شود  صدایش را بم‌تر یا با فرکانس کم‌تر (یا طول موج بزرگ‌تر) می‌شنویم وقتی به ما نزدیک می‌شود صدایش را زیرتر یا با فرکانس بیشتر ( یا طول موج کوچک‌تر) می‌شنویم . برای نور اتومبیل هم همین اتفاق می افتد ولی چون سرعت نور  خیلی خیلی بیشتر از سرعت اتومبیل است ما این تغییر فرکانس نور را نمی توانیم مشخص کنیم.  در مورد نور ستارگان این تغییر را می‌توانیم مشخص کنیم زیرا سرعت ستارگان خیلی بیشتر از سرعت اتومبیل و تاحدی بینشتر قابل مقایسه با سرعت نور است. در واقع ما به کمک همین تغییر ظاهری فرکانس نور ستارگان بود که دریافتیم کهکشان‌ها به سرعت در حال دور شدن از ما هستند. سرعت دور شدن شان آنقدر زیاد است که گویی از جایی پرتاب شده اند.  از همین جا بود که اولین جرقه‌ی نظریه‌ی بیگ بنگ زده شد.

اگر طیف نور یک ستاره را  بررسی کنیم می بینیم که هر خط طیف آن طول موجی بلند‌تر از آنچه باید باشد را نشان می‌دهد به طوری که انگار کل طیف آن به سمت بلندترین طول موج نور مرئی یعنی طول موج نور قرمز جابه جا شده است.  یعنی فرکانس تک تک نورهای موجود در طیف کاهش یافته است و بنابراین ما می توانیم اعلام کنیم که آن ستاره در حال دور شدن از ماست . هرچه میزان این کاهش فرکانس ( یا افزایش طول موج) بیشتر باشد سرعت دور شدن ستاره از ما بیشتر است.

دورترین کهکشان

 

دورترین جرم آسمانی

ما درجهانی زندگی می‌کنیم که بسیاری از واقعیت‌های آن بُهت آورتر از موجودات خیالی‌اند. وقتی از نزدیک‌ترین همسایه‌ی نورافشان خود سخن می‌گوییم و به فاصله‌‌ی چهار سال نوری‌اش از زمین اشاره می‌کنیم، تجسم فاصله‌یی که نور برای طی آن نیاز به چهار سال مسافرت دارد ذهن ما را آشفته و پریشان می‌کند. حال چگونه باید از دورترین جرم‌های اسمانی سخن گفت که میلیاردها سال نوری از ما فاصله دارند. کهکشانی که فعلا دورترین کهکشان از زمین ماست 13/3 میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد. آه خدای من! یعنی نوری که از آنجا به راه می‌افتد حدود سیزده میلیارد سال دیگر به ما می‌رسد. این کهکشان که نامش را MACSO647 Jd نهاده‌اند حدود600 سال نوری پهنا دارد(یعنی 600 سال طول می‌کشد تا نور از یک سمت به سمت دیگرش برود) و حاوی حدود یک میلیارد ستاره یا خورشید است. حتما حول هر خورشیدش هم چندین سیاره می‌گردند و در نتیجه این کهکشان دوردست حاوی چندین میلیارد سیاره است که احتمالا تعداد زیادی از آنها نیز شبیه زمین ما هستند. البته بد نیست بدانید که چهار سال قبل این کهکشان را نمی‌شناختیم . آن موقع مقام دورترین کهکشان متعلق به کهکشان دیگری بود که 13/1 میلیارد سال نوری از ما فاصله داشت. پس ممکن است باز هم کهکشان دورتری پیدا شود ولی فعلا همین کهکشان دورترین کهکشان از ماست. علت نام گزاری آن به این صورت نیز بیشتر به خاطر فراوانی شمار آنهاست حالا باید دید که اینگونه کهکشان‌ها را چگونه کشف می‌کنند. بدیهی است که با هیچ دوربینی چه شکستی چه بازتابی قادر به مشاهده‌ی مستقیم آنها با چشم نیستیم. در این گونه موارد دانشمندان بیشتر از طیف نگاری استفاده می‌کنند  طیف نور یا امواج الکترومغناطیسی بسیار بسیار ضعیف این اجرام را با پیچیده ترین رایانه ها بررسی می‌کنند تا با شناسایی میزان گرایش نور آنها به رنگ قرمز در طیف،  سرعت تقریبی آنها را نسبت به زمین بدست آورند(پدیده‌ی دوپلر) و سپس با شناسایی سرعت آنها، فاصله‌ی تقریبی آنها را به یاری قانون هابل محاسبه کنند. بد نیست بدانید که با همین رایانه‌ها که در خدمت معظم‌ترین رصدخانه‌های جهان قرار دارند دانشمندان قادرندبه یاری اطلاعات بسیار ضعیف بدست آمده  تصویر چنان گویایی از آنها، مثل تصویر بالا  بسازند که گویی آنها را مستقیما با چشمان خود می بینیم. برای درک بهتر پدیده‌ی دوپلر و کاربرد آن در نجوم  و نیز  قانون هابل، لطفا منتظر مقاله‌های بعدی من باشید. در تصویر فوق نور سفید درخشان سمت چپ  معرف این کهکشان است.