أين تقع سحابة أورت ؟

أين تقع سحابة أورت ؟

هل سنحت لك فرصة مراقبة صفحة السماء من خلال منظار ( تليسكوب )؟ إذا فعلت فلا بد أنك شاهدت الكم الهائل من النجوم فوقنا، ربما لمحت نجماً يهوي.. لا، إنه ليس نجماً، إنه شهاب.

لكن، هل تعرف ما الفرق بين الشهاب والمذنب؟

المذنب هو كتلة ضخمة من الصخور والثلج أتت من أبعد مكان على حدود مجموعتنا الشمسية. في الواقع يؤمن العلماء أنها بقايا السحابة الضخمة التي شكلت مجموعتنا الشمسية قبل بلايين السنين.

عندما تقترب الكتلة الصخرية من الشمس، يذوب جزء من الجليد المكوّن لها تاركاً وراءه ذيلاً من الغازات والغبار. وهذا يعني أن هذه الكتلة لا تسمى مذنباً إلا عند اقترابها من الشمس. قادت الملاحظات القديمة عن حركة المذنبات إلى الافتراض بوجود أن هناك سحابة كروية تغلف مجموعتنا الشمسية تتكون من أجسام صخرية متجمدة تصنع ما يشبه القشرة تحيط مجموعتنا من كل الجوانب.

هذه السحابة الافتراضية تسمى سحابة أورت، نسبة إلى عالم الفلك الهولندي Jan Oort، وهناك عالم فلك آخر من أستونيا وهو Ernest Opik طور نظرية مماثلة مما جعل البعض يسميها سحابة أوبك - أورت Opik - Oort Cloud.

يعتقد الفلكيون أن سحابة أورت تقع بعيداً وراء نبتون وبلوتو، على بعد 2000 - 5000 وحدة فلكية. والوحدة الفلكية هي المسافة بين كوكب الأرض والشمس، أي ما يقارب 93 مليون ميل. وبالنسبة لحجمها، فلا أظن أن عقلاً بشرياً من الممكن أن يتخيل الموضوع، لكن وبلغة الأرقام مرة أخرى فإن هذا يتجاوز تقريباً 17 تريليون ميل!.

كم عدد الأجسام الصخرية المتجمدة هناك؟ على أقل تقدير هناك تريليون كتلة تسبح حول مجموعتنا الشمسية مختلفة الأحجام، ويُعتقد أنها تتكون من الأمونيا، والميثان والجليد.

تخرج هذه الكتل الصخرية من السحابة نتيجة لقوة الجذب التي تتعرض لها، وهذا يعني أنه من الممكن أن تنجذب أيضاً إلى نجوم خارج مجموعتنا الشمسية، وهذا قد يدفعها إلى الداخل نحو الشمس أو بعيداً عن مجموعتنا كلها.

كانت ملاحظة مذنبات بعينها ( تلك التي تمر كل فترة طويلة نسبياً - قريباُ من 200 عام ) هو منشأ الاعتقاد بسحابة أورت. لكن، يبقى الاعتقاد بها مجرد نظرية لا يمكن التأكد من صحتها بالتكنولوجيا الحالية.

لماذا سيكون آخر نجوم الكون قزم أحمر؟

لماذا سيكون آخر نجوم الكون قزم أحمر؟

الحقيقة هي أن الكون من حولنا يموت ببطئ. بعد فترة طويلة، طويلة حقاً من الزمن فإن شمسنا الرائعة ستحترق تاركة وراءها الكون يتحرق شوقاً للحياة، وآخر ما سيحترق من النجوم هو الأقزام الحمر.

الأقزام الحمر هي اكثر النجوم شيوعاً في الكون، لكن بسبب صغر حجمها واضاءتها الخافتة فإنه لا يمكن ملاحظتها بالعين المجردة.

تشكّل الاقزام الحمر ما نسبته 70% من النجوم المنتشرة حولنا في الكون. وعلى الرغم من أن آلية الاحتراق لديها تشبه ما لدى النجوم الخرى - اندماج الهيدروجين لانتاج الهيليوم - الا أنه وبسبب صغر حجمها ( اصغر نجوم السلسلة النجمية ) وانخفاض كتلتها فإن هذا يعني حرقاً أبطأ للهيدروجين، بالتالي فإن الحرارة فيها لا ترتفع كثيراً ؛ حيث لا تتجاوز حرارة سطحها 2700° مئوية. الحرارة المنخفضة تعني أنه خافت كثيراً، أكثر بكثير من نجم بحجم شمسنا.

قزم أبيض

ولأن الاحتراق بطيء للغاية، فإن الاقزام الحمر - عكس النجوم الكبيرة - لا تحرق الهيدروجين الموجود في لبها فقط، بل تحرق الهيدروجين الداخلي والخارجي معاً مما يعطيها عمراً طويلاً جداً ربما اطول من عمر الكون نفسه، يعتقد البعض أنه ومع آلية الاحتراق البطيئة والمختلفة هذه فإنه من الممكن ان يصل عمرها إلى 10 تريليونات عام!

واستناداً إلى هذا فإن الاقزام الحمر لا زالت أطفالا مقارنة بباقي النجوم، مما يعني انها ستبقى لفترة طويلة نسبياً بعد موت النجوم الاكبر سناً. وعندما تموت النجوم الكبيرة فإنها تترك وراءها أقزاماً بيض بحجم كوكبنا تقريباً.

وإلى جانب هذا وذاك فإن الاقزام الحمر تعد - ربما - بايجاد كوكب آخر لنهاجر اليه وذلك لأن لها كواكب صغيرة تدور في مدارات حولها.

وعلى الرغم من احتمال وجود ماء على الكواكب التي تدور حول الاقزام الحمر، فإن لهذا مشاكله أيضاً؛ فبسبب جاذبية النجم الاحمر فإن مدار الكواكب حوله غالباً سيكون ضيقاً ومدوداً، وهذا يعني ان الوجه المقابل للنجم - نتيجة ثباته وعدم قدرته على الدوران - سيبقى دائماً مضيئاً حتى يحترق، والوجه البعيد عن النجم سيبقى معتماً حتى يتجمد.

 

اشعاع هوكنج...اشعاع الثقوب السوداء

اشعاع هوكنج... اشعاع الثقوب السوداء

اشعاع هوكنج هو تنبؤ نظري من عالم الكون الفيزيائي البريطاني ستيفن هوكنج، والذي يحاول فيه تفسير بعض الخصائص المميزة للثقوب السوداء.

في الوضع العادي، "يبتلع" الثقب الأسود كل شيء؛ كل المادة والطاقة وحتى الضوء - الأسرع في الكون - داخله نتيجة للكثافة الرهيبة لمجالات الجاذبية داخله.

في عام 1972، قام الفيزيائي الاسرائيلي يعقوب بيكنشتاين بطرح يشرح فيه أن الثقوب السوداء يجب ان تمتلك مقدارا محدداً من الانتروبي ( الانتروبي وصف لحالة الفوضى وانعدام النظام تتعلق بالحرارة). وبدأ بتطوير ثيروموديناميكا خاصة بالثقوب السوداء، متضمنة اشعاعها للطاقة.

في عام 1974 وضع الفيزيائي البريطاني ستيفن هوكنج النموذج النظري المتكامل المتعلق باشعاع الثقوب السوداء.

يمكن تفسير العملية بطريقة مبسطة للغاية :

يفترض هوكنج أن التذبذبات في طاقة الفراغ تولّد ازواجا افتراضية من "الجسيم - الجسيم المضاد" قريبا من أفق حدث الثقب الأسود. احدى هذه الجسيمات يبتلعها الثقب الأسود بينما تهرب الأخرى قبل أن يتاح لهما أن يُفني احدهما الآخر ( عندما يلتقي جسيم مع جسيمه المضاد فإن احدهما يُفني الآخر منتجين طاقة - كما يلغي الرقم الموجب الرقم السالب المساوي له في القيمة - ).

وإذا اتيح لاحدهم فرصة المراقبة لما يحدث عند افق حدث الثقب فإنه سيرى وكأن جسيماً "انبثق" من الثقب الأسود.

وعلى أساس أن الجسيم الذي "هرب" يحمل طاقة موجبة، فإن هذا يعني أن الجسيم الذي امتصه الثقب الأسود يمتلك طاقة سالبة (جسيم مضاد).وكنتيجة لهذا فإن الثقب الأسود سيفقد جزءا من كتلته ،استناداً لمعادلة آينشتاين الشهيرة E = mc2

وبالنظر إلى الحسابات، فإن الثقوب السوداء "البدائية" تشع طاقة أكثر مما تمتص، ولهذا تخسر المزيد من الكتلة. بينما تستطيع الثقوب السوداء الكبر حجما - مثل تلك التي تمتلك كتلة شمسية واحدة على الأقل - أن تمتص أكثر مما تشع من اشعاع هوكنج.

كان اشعاع هوكنج هو أول تنبؤ نظري حول كيف يمكن للجاذبية أن تتحول إلى احد اشكال الطاقة الأخرى، وهذا مهم جدا لتفسير نظرية الجاذبية الكمومية، والتي يعتقد انها النظرية النهائية التي ستجمع القوى الأساسية الأربع في الكون في بوتقة واحدة.

ما هو شكل الكون؟

إذا قدر لك ان تخطو خارجاً لتقي نظرة على الكون، فكيف سيبدو شكله؟

لقد كافح العلماء طويلا لإجابة هذا السؤال، اعتماداً على قياسات كثيرة لمعرفة شكل الكون، وهل سينتهي كما بدأ.

حسب النظرية العامة لآينشتاين، فإن الفضاء يمكن ان ينحني بسبب الكتلة. وكنتيجة لذلك، فإن كثافة الكون - مقدار ما يحتويه من مادة - يمكنها أن تحدد شكله، ومستقبله.

قام  العلماء بحساب الكثافة الحرجة للكون، والتي تتناسب مع مربع ثابت هابل Hubble Constant ، والذي يدل على معدل تمدد الكون.

1. إذا كانت كثافة الكون الفعلية أقل من الكثافة الحرجة، فهذا يعني أنه لن يكون هناك مادة كافية لوقف التمدد، ولهذا فإنه سيتمدد للأبد. وسيكون شكل الكون النهائي مثل سرج الفرس. وهذا ما يعرف بالكون المفتوح.
   
   
    
2. إذا كانت كثافة الكون الفعلية أكبر من الكثافة الحرجة، فهذا يعني أن الكون يمتلك من المادة ما يكفي لوقف التمدد، وفي هذه الحالة سيكون الكون مغلق، ونهائي، ولكن بلا نهاية، وهذا ما يمثله الشكل الكروي.
   
   
   
   

وفي هذه اللحظة التي سيتوقف فيها الكون الكروي عن التمدد، سيحدث عكس العملية ( الانفجار العظيم Big Bang ) التي نشأ بها الكون، او ما يسمى ( الانسحاق العظيم Big Crunch ). وهذا ما يعرف بالكون المغلق.

    3.   إذا كانت كثافة الكون الفعلية مساوية للكثافة الحرجة؛ وفي هذه الحالة سيكون شكل الكون مسطح لا نهائي.، فإن معدل التمدد سيتباطأ تدريجيا في فترة زمينة لا نهائية.

في بدايات القرن العشرين، قام الفلكي ادوين هابل بدراسة المسافات بين المجرات والتي أظهرت جميعها انزياحا بعيدا عن مجرة درب التبانة، وفي كل الاتجاهات. في حين قام أحد مسابر وكالة الفضاء الامريكية ناسا (WMAP ) بقياس التذبذب في الخلفية الإشعاعية الكونية للتوصل إلى شكل الكون من دراسة الانزياح فيها.

في عام 2013، اعلن العلماء ان كوننا مسطح، مع هامش خطأ لا يتجاوز 0.4% .

ما هي ثقوب الزمن الدودية؟

ما هي ثقوب الزمن الدودية؟

 

 

 

ثقوب(أو أنفاق) الزمن الدودية هي - نظرياً - ممرات في الزمكان (الزمان - المكان) تربط بين نقطتين في الكون بطرق مختصرة تختزل الرحلات الطويلة.تم التنبؤ بثقوب الزمن هذه في نظرية النسبية العامة.وعلى الرغم من ذلك، فإن ثقوب الزمن الدودية تجلب - عند السفر خلالها - خطر التعرض للإنهيارات المفاجئة في الممرات، أو التعرض للإشعاعات بتركيزات هائلة، او حتى التعرض للمادة "الغريبة" التي تملأ هذه الانفاق.

نظرية الثقوب الزمنية: 

في عام 1935، قام الفيزيائيان آلبرت آينشتاين وناثان روزن بطرح فكرة وجود "جسور" خلال الزمكان بالاعتماد على حسابات النظرية النسبية العامة.

هذه الطرق، المسماة "جسور آينشتاين - روزن" أو "ثقوب آينشتاين - روزن الدودية"، تربط بين نقطتين مختلفتين في الزمكان، بطرق مختصرة تختزل المسافة والزمن اللازمين للسفر في الفضاء.

لثقوب الزمن هذه فتحتان يصل بينهما ممر.وعلى الأغلب تتخذ هذه الفتحات شكلا كرويا بينما يكون الممر مستقيما.لكن هذا لا يمنع ان يتمدد أم ينحني متخذا طريقا - ربما - أطول من الطرق الاعتيادية.

تنبأت النسبية العامة - بالحسابات الرياضية - بوجود هذه الانفاق الدودية.

لكن، وحتى يومنا هذا، لم يُكتشف أي منها.وربما تساعدنا الكتلة السالبة للثقوب الدودية بالكشف عنها حسب سلوك الضوء عندما يمر قريباً منها.

هناك حلول رياضية محددة للنسبية العامة تتيح وجود هذه الثقوب على اعتبار أن كلا الفتحتين (البداية والنهاية) عبارة عن ثقوب سوداء.على الرغم من أن تكوّن الثقوب السوداء – الناتجة عن انكماش نجم -  لا يخلق بنفسه ثقب زمن دودي.

السفر عبر الثقوب:  

تزخر قصص الخيال العلمي بقصص السفر عبر الثقوب الدودية، لكن الحقيقة أن السفر عبرها صعب جدا، ومعقد، وربما مستحيل.

في البداية، تواجهنا مشكلة الحجم؛يُتوقع أن تكون ثقوب الزمن البدائية( الأولية) ذات حجم ميكروسكوبي؛ تقريبا 10 33 سم!. وعلى كل حال، ونتيجة لتمدد الكون في جميع الاتجاهات، فلربما تمددت أيضا ثقوب الزمن الدودية وتزايد حجمها.

وهناك مشكلة الثبات. لقد تنبأ آينشتاين – روزن – بأن السفر عبر هذه الجسور غير ممكن، لأنها تنهار بشكل سريع. لكن البحوث الجديدة وجدت أن الثقوب الدودية تحتوي على (مادة غريبة) ربما تساهم في إبقاء الثقوب الدودية مفتوحة لفترة زمنية أطول.

المادة الغريبة هذه، والتي يجب ألا يُخلط بينها وبين المادة المظلمة، او المادة المضادة، تحتوي على كثافة طاقة سالبة عالٍ، وضغط طاقة سالبة مرتفع أيضاً. وقد وُجدت هذه المادة في بعض تجارب المجال الكمي.

إذا احتوت هذه الثقوب على كمية كافية من هذه المادة الغريبة - بطريقة طبيعية أو تمت اضافتها بشكل صناعي - قد يسمح هذا نظرياً بإرسال معلومات، او مسافرين عبر الكون.

قد تربط ثقوب الزمن ليس فقط بين نقطتين في الكون، بل ربما بين كونين مختلفين.وبالطريقة نفسها، يفترض بعض العلماء أنه إذا تم التحكم بمكان وجود هذه الثقوب فإنه يمكننا عندها أن نسافر عبر الزمن - وليس فقط في الفضاء، الأمر الذي يرفضه عالم الكون،  الفيزيائي البريطاني ستيفن هوكنج.