چرا ستارگان چشمک مي زنند؟
در واقع جو زمين مانع عظيمي در زندگي يک ستاره شناس محسوب مي شود! زيرا يکي از ويژگي هاي رنجش آورش اين است که نور را خميده مي کند؛ پديده اي که به نام شکست نور بارها با آن روبرو شده ايم.

در حقيقت نور با گذر از محيطي به محيط ديگر- براي مثال از آب به هوا يا عکس آن دچار شکست مي شود.

حتماً تا به حال متوجه شکل خميده ي قاشق چايخوري هنگامي که آن را وارد ليوان چاي مي کنيد شده ايد و اگر تا به حال براي ماهيگيري رفته باشيد احتمالاً دريافته ايد که اگر شکست نور را در نظر نگيريد با توري خالي از شام شب تان به خانه باز خواهيد گشت!

سراب

درباره ي جو زمين نيز همين طور است، نور با گذر از لايه هاي جو که داراي چگالي متفاوتي هستند مي شکند. براي مثال هواي گرم چگالي کمتري نسبت به هواي سرد دارد. لايه اي از هوا که درست بالاي آسفالت سياه رنگ خيابان قرار دارد از لايه هاي بالاتر از خود گرم تر است. نور با گذر از اين لايه ها مي شکند و اين همان چيزي است که موجب مي شود آسفالت روبروي شما در يک روز تابستاني مواج به نظر برسد، که به آن سراب مي گوييم.. لايه هاي هوا پرتوهاي نور را مي شکنند و موجب مي شوند آسفالت خيابان مايع به نظر برسد و حتي گاهي مي توانيد تصوير بازتابيده خودرو را در اين لايه ببينيد.

نزديک سطح زمين لايه هاي هوا تقريباً پايدار و يکنواخت هستند. اما فقط چند کيلومتر بالاتر دنياي ديگري حاکم است! در اين دنيا جريان هوا به طور مدام به اطراف تازيانه مي زند. بسته هاي کوچک هوا که سلول ناميده مي شوند و قطر تقريبي چند ده سانتي متري دارند، دائم به اطراف ميوزند و نور با گذر از اين سلول ها خميده مي شود.

در حقيقت نور ستاره ها تمام سال هاي نوري ميان زمين ما و ستاره ي مادرشان را يکنواخت طي مي کند و اگر با جو زمين روبه رو نمي شدند کاملا مستقيم به چشم ما مي رسيدند اما چه کنيم که زمين ما جوي گرد خود دارد.

هنگامي که نور ستاره از ميان اين جو و به طور مشخص سلول هاي هوايي مي گذرد، هر کدام از اين سلول ها پرتو مورد نظر را اندکي در جهتي تصادفي خم مي کند و البته در هر ثانيه صدها سلول هوايي در مسير اين نور قرار مي گيرند که موجب مي شوند نور ستاره کمي به اطراف بپرد.از طرف ديگر از روي زمين اندازه ي ظاهري يک ستاره بسيار کمتر از اندازه ي يک سلول هوايي است، بنابراين تصوير ستاره در نظر ناظر زميني مدام جهش خواهد داشت و در نتيجه ستاره سوسو خواهد زد!

در يک شب رصدي، ستاره شناس با اندازه گيري قطر ظاهري ستاره مشخص مي کند که ميدان ديد رصدي اش تا چه حد بد است! در حقيقت تصوير ستاره با چنان سرعت بالايي به اطراف پراکنده مي شود که چشمان ما آن را به صورت قرص مه آلودي از نور مي بيند.

هر چه ميدان ديد بدتر باشد اين قرص بزرگ تر خواهد بود. در يک شب معمولي، هرچه ميدان ديد بدتر باشد اين قرص بزرگ تر خواهد بود. در يک شب معمولي، ميدان ديد در حد چند ثانيه قوسي است (براي اين که تصويري به اين اندازه در ذهن تان داشته باشيد به خاطر بسپاريد که قطر ماه در حدود 2000 ثانيه ي قوسي است و چشم انسان فقط توانايي تشخيص جرمي را با حداقل قطر 100 ثانيه ي قوسي دارد).

از روي زمين، بهترين ميدان ديد ممکن معمولاً در حدود نيم ثانيه قوسي است. که کاملا بستگي به ميزان آشفتگي جو دارد. البته ميدان ديد با زمان نيز تغيير مي کند. گاهي ممکن است براي چند ثانيه جو ناگهان بسيار آرام شود، در اين هنگام صفحه ي ستاره انقباض چشمگيري خواهد کرد و از آنجايي که نور ستاره در ناحيه ي کوچک تري متمرکز مي شود ممکن است ستاره هاي کم نورتري را که پيش از اين نمي ديديد در محدوده ي رصدي خود بيابيد!

تصور کنيد که پشت چشمي تلسکوبي نشسته ايد و چند دقيقه اي است که به دنبال ستاره ي کم نور مرکزي يک سحابي جستجو مي کنيد و اين ستاره درست در مرز ميدان ديد تلسکوپ شما قرار دارد، براي لحظه اي ناگهان بهتر ديده مي شود و ستاره ي روح مانند با رنگ پريده ي آبي اش در محدوده ي ديد شما نمايان و فقط ثانيه اي بعد با افت افق ديد ناپديد مي گردد!

در تازه ترین توضیح برای شکل گیری حلقه های زیبا و اسرارآمیز سیاره زحل، دانشمندان حدس زده اند که میلیاردها سال پیش، قمری یخی به اندازه تیتان با این سیاره برخورد کرده و حلقه ها را به وجود آورده است.

سال هاست که منشا شکل گیری حلقه های زحل ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است. تا کنون نظریات متعددی برای توضیح چگونگی شکل گیری آن ها مطرح شده، اما در آنها تناقضاتی نیز به چشم می خورد.

اکنون یک دانشمند آمریکایی نظریه جدیدی را مطرح کرده که می تواند به حل راز حلقه های زحل کمک کند. رابین کاناپ از موسسه تحقیقاتی ساوث وست می گوید حلقه های زحل بر اثر برخورد یک قمر غول پیکر (با سطح یخی و هسته سنگی) با این سیاره در زمان پیدایش آن به وجود آمده است.

وی معتقد است قبل از برخورد، نیروهای جاذبه جزرومدی بین این دو جرم آسمانی باعث جدا شدن قسمتی از پوسته یخی این ماه شده که درنهایت باعث به وجود آمدن حلقه های اطراف زحل شده است.

این نظریه ممکن است برای اولین بار توضیح قانع کننده ای در مورد چگونگی شکل گیری ترکیب یخی و آب حلقه های زحل ارائه بدهد که ده ها سال است ذهن دانشمندان را به خود مشغول ساخته است.

۹۰ تا ۹۵ درصد از حلقه های زحل از ترکیب آب و یخ تشکیل شده، اما این حلقه ها دارای مقادیر بسیار کمی از سنگ هم هستند که بر اثر گرد و خاک بین سیاره ای و بمباران مداوم توسط شهاب سنگ های بسیار کوچک به آن اضافه شده اند. این حلقه ها در مرحله اول از یخ خالص تشکیل شده بودند؛ اما این که چگونه این حلقه های یخی به وجود آمده اند، همیشه به صورت یک راز ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است

کارل مورای از دانشگاه کوئین مری و یکی از دانشمندان ماموریت کاسینی در این باره گفت: «اگر یک شیء، برای مثال یک سیارک یا حتی یک قمر متلاشی شود، ترکیبات سنگی بزرگی به جای خواهد ماند؛ اما در حلقه های زحل از سنگ های بزرگ خبری نیست.»

اکنون دو نظریه در مورد منشا شکل گیری این حلقه ها مطرح شده است. یکی از آن ها بر پایه متلاشی شدن دنباله داری از یخ در همسایگی زحل است که در نهایت این حلقه ها را به وجود آورده؛ اما نظریه دوم به کشیده شدن قمری کوچک توسط میدان گرانش این سیاره اشاره دارد.

در مورد نظریه اول، می بایست دنباله داری بسیار بزرگ به قطر چند صد کیلومتر به طور مرتب از کنار زحل عبور کند تا در نهایت بتواند سیستم حلقه های این سیاره را شکل دهد.

در مورد منشا قمری هم می بایست در این حلقه ها هم سنگ و هم یخ دیده شود، اما سوال اینجاست که بر سر سنگ های این حلقه ها چه آمده است؟

این پرسش ها باعث شده آقای کاناپ هر دو نظریه را مردود بداند و توضیح دیگری را ارائه کند. اگر یک قمر بزرگ به اندازه تیتان به زحل نزدیک شود، ما با دو رویداد مجزا روبه رو خواهیم شد، یکی ترکیب انرژی در هنگام شکل گیری سیاره و دیگری گرمای ناشی از جزرومد گرانشی.

تیتان بزرگ ترین قمر این سیاره است و بعد از گانیمید (قمر مشتری) بزرگ ترین قمر منظومه شمسی محسوب می شود.

پروفسور مورای معتقد است که «اندازه قمر» در فرضیه دکتر کاناپ، بهترین توضیح برای چگونگی شکل گیری طبیعی یخی حلقه های زحل است.

در نظریه او، قمری بزرگ به اندازه تیتان با سیاره زحل برخورد کرده و این اندازه تقریبا ۱۰ برابر مقیاس هایی است که قبلا در نظریات مختلف بیان می شد.

قسمتی از یخ سطح این قمر در هنگام نزدیک شدن زحل بر اثر نیروی جاذبه گرانشی جدا شده و سپس برخورد صورت گرفته است.

این عامل باعث شکل گیری حلقه های یخی غول پیکری در اطراف زحل شده و هسته سنگی این ماه نیز به سطح سیاره برخورد کرده است.

سياه چاله چيست؟

انیشتین در سال 1915 در نظریه نسبیت عام خود از سیاه‌چاله‌ها سخن گفت. این پدیده مرموز طبیعی کماکان در کانون توجه فیزیکدانان و اخترشناسان است.

در کلامی ساده، سیاه‌چاله چیزی است که از متلاشی شدن یک ستاره بزرگ باقی می‌ماند. اگر با مفهوم "ستاره" آشنا باشید می‌دانید که ستاره جسم بزرگی است که در داخل آن همجوشی در مقیاسی بزرگ و به طور پیوسته انجام می‌شود.
به دلیل بزرگ بودن جرم ستاره‌ها و گسترده بودن گاز در ساختار آن‌ها، میدان جاذبه گرانشی همواره در تلاش برای متلاشی کردن ستاره است. از طرفی همجوشی که در مرکز ستاره انجام می‌شود عامل ایجاد ثبات در این میان است و با مقابله با میدان گرانش، ستاره را از نابودی حفظ می‌کند.

هنگام متلاشی شدن ستاره، نیروی لازم برای همجوشی نابود می‌شود. در همین حال نیروی جاذبه گرانشی ستاره، محیط را برای اعمال نیروی خود آزاد می‌بیند و شروع به جذب همه مواد و اجرام در اطراف خود می‌کند.
با پر شدن فضای درون هسته ستاره، دمای هسته افزایش می‌یابد و این امر عامل یک انفجار سهمگین است که تمام تابش‌ها و شعاع‌های انفجار آن در فضا پخش می‌شود. چیزی که از این انفجار باقی می‌ماند هسته‌ای فشرده و بسیار بزرگ است. میدان گرانش این هسته آنقدر وسیع و قوی است که حتی شعاع‌های نور نیز از در امان نیستند.

شعاع دهانه به نام "شعاع شواترزشیلد" معروف است. این نام را به افتخار اختر شناس بزرگ، کارل شواترزشیلد انتخاب کرده‌اند که به پیشرفت تئوری‌های مربوط به سیاه‌چاله کمک‌هایی کرده‌است.

در کل دو نوع سیاه‌چاله وجود دارد:
• شواترزشیلد (Schwarzchild): سیاه‌چاله غیر دوار
• کِر(Kerr): سیاه‌چاله دوار

--سیاه‌چاله کارل شواترزشیلد ساده‌ترین نوع است که در آن مرکز دوران نمی‌کند و ثابت است. این نوع سیاه‌چاله تنها دارای یک نقطه یکتایی و یک افق رویداد است.
--سیاه‌چاله‌های کِر در طبیعت به وفور یافت می‌شوند و در آن‌ها هسته دوران می کند و دلیل این دوران نیز، ستاره‌ای است که این سیاه‌چاله‌ها از آن‌ به وجود آمده‌اند.

معمولاً این ستاره‌های دوار هستند که سیاه چاله‌های کِر را بوجود می‌آورند. وقتی که ستاره‌ای دوار متلاشی می‌شود، هسته آن همچنان دوران می‌کند و به همین دلیل سیاه‌چاله بوجود آمده نیز به صورت دوار به جا می‌ماند. اگر با "اندازه حرکت دورانی" آشنا باشید این مطلب را بهتر متوجه می‌شوید.

 
سیاه‌چاله کِر از چهار قسمت زیر تشکیل می‌شود:
• تکینگی (Singularity) : همان هسته بجا مانده از ستاره متلاشی شده‌است.
• افق رویداد: دهانه سیاه‌چاله
• کارکُره (Ergosphere): اگر یک سیاه‌چاله حرکت مداری داشته باشد، آغاز به کشیدن فضا - زمان به دور افق رویداد می‌کند. این گردش فضا به دور افق رویداد را کارکُره (ergosphere) می‌گویند و شکل بیضوی دارد.
•حد ایستائی (Static Limit): مرز بین کارکره و فضای عادی

اگر جسمی از میان کارکره عبور کند و از دوران آن انرژی کسب کند شانس فرار از سیاه‌ چاله را دارد. ولی اگر جسمی از افق رویداد گذر کند به دورن سیاه‌چاله مکیده می‌شود. در حال حاضر هیچ کدام از تئوری‌های فیزیک نمی‌تواند توضیح دهد که درون سیاه‌چاله چه اتفاقی برای ماده و انرژی می‌افتد.

با اینکه تا بحال هیچ سیاه‌چاله‌ای توسط انسان دیده نشده است، سه خاصیت اصلی سیاه‌چاله برای ما قابل اندازه‌گیری است:
• جرم
• بار الکتریکی
• اندازه حرکت دورانی

جرم سیاه‌چاله و اندازه حرکت آن را می‌توان توسط اجرام در حال حرکت اطراف آن و قوانین کپلر اندازه گرفت.
چیزی که ما به دنبالش هستیم یک ستاره یا حلقه گازی است که با رویت آن و مشاهده رفتار آن بتوانیم حضور سیاه‌چاله را تشخیص دهیم. برای مثال از مشاهده حرکت دورانی ستاره‌ای می‌فهمیم که اثری نامرئی و غیر محسوس عامل این دوران است و سپس در می‌یابیم که این اثر از جرم متراکم عظیمی می‌آید. از اینجا احتمال حضور یک سیاه‌چاله را می‌دهیم.

یک از راه‌های کشف سیاهچاله‌ها استفاده از امواج گرانشی است که هنگام فروپاشی گسیل می ‌کنند. هر جرم اختری از حیث شکل نامتقارن تششع ممکن است یک منبع قابل اکتشاف مشخص به وجود آورد.
زمانی که جسمی به درون سیاه‌چاله مکیده‌ می‌شود دمایش به هزاران درجه کلوین می‌رسد و شتاب بزرگی می‌گیرد. این اجرام امواج مختلفی را گسیل می‌کنند که ساده ترین آن اشعه ایکس است که توسط رصدخانه‌ها و آشکار‌سازهای بیرون جو قابل رویت هستند.با وجود تمام تلاش‌های دانشمدان در شناخت سیاه‌چاله‌ها، این پدیده‌های فضایی یکی از مرموزترین و جذاب‌ترین موضوعات اختر فیزیک باقی می‌مانند.

اکنون هسته‌ای که داریم یک سیاه‌چاله (Black Hole) است. اگر یک سیاه‌چاله حرکت مداری داشته باشد، آغاز به کشیدن فضا-زمان به دور افق رویداد می‌کند. این گردش فضا به دور افق رویداد را کارکُره (ergosphere) می‌گویند و شکل بیضوی دارد.
هسته ستاره متلاشی شده به عنوان مرکز سیاه‌چاله یا تکینگی (نقطه یکتایی) در نظر گرفته می‌شود. دهانه سیاه‌چاله به " افق رویداد" یا Event Horizon معروف است.

ابتدا برای فهم بهتر سیاهچاله‌ها بد نیست این را بدانید سیاهچاله‌ها به قدری متراکمند که اگر کل کرهٔ زمین قطرش به 0.9 سانتیمتر تقلیل یابد اما جرمش ثابت بماند به یک سیاهچاله تبدیل میگردد.
شاید بهتر است افق رویداد را به عنوان دهانه سایه‌چاله در نظر بگیرید که همه چیز را می‌بلعد. وقتی چیزی از افق رویداد می‌گذرد برای همیشه از بین می‌رود.

آلفرد در ٢١ اکتبر سال ١٨٣٣ در کشور سوئد به دنیا آمد. او توانست در سن پطرزبورگ تحصیل کند. وی بسیار با استعداد بود. پدرش امانوئل نوبل از جمله مخترعانی بود که توانست یک مین زیردریایی بسازد. به همین دلیل به درخواست دولت روسیه که مین‌ها را خریداری کرده بود، به سن پطرزبورگ نقل مکان کرد. آلفرد نوبل در سال ١٨٥٠ به آمریکا رفت و در آنجا نزد اریکسن مشغول به تحصیل شد. وی در مدت اقامتش در آمریکا دائم به این مسئله فکر می‌کرد که آیا می‌شود با اختراع یک ماده منفجر کننده می‌توان از زحمت و رنج هزاران کارگر کاست یا نه. این موضوع همیشه فکر او را به خود مشغول می‌کرد. این شیمیدان بزرگ و ارزشمند سوئدی که در نهایت در سال ١٨٦٦ توانست دینامیت را کشف کند، نتواست به مردم بگوید که نباید از این ماده برای کشتن و مقاصد جنگی استفاده کرد.

با این اختراع نوبل در زمان بسیار کمی و اندکی، میله‌های دینامیت جای ترکیبات بسیار خطرناک نیتروگلسیرین را گرفت. او اختراع خود را به ثبت رسانید و البته با فروش آنها نوانست ثروت بزرگ و هنگفتی بدست بیاورد. دینامیت سیما و چهره غرب را دگرگون کرد. از این ماده منفجره هم در موارد صلح‌جویانه و هم در ضمینه ویران و تخریب تمدن بشری میشد استفاده نمود. به خاطر کاربرد ناصحیح و غلط این ماده توسط بعضی کشورها او در بین مردم به عنوان یک مخترع بدشگون و بدخیم شناخته میشد.

آنها می‌گفتند که او معلومات و دانش خود را درجهت کشف وسایل ویرانگر و نابودکننده مورد استفاده قرار داده است. شناخته شدن این وسیله (دینامیت) و کاربرد نادرست آن در جنگ‌ها و ویرانگری‌ها و کشتن انسان‌ها توسط بعضی کشورها نوبل بشیمان شد و برای آن که بتواند آن را جبران کند، به هنگام مرگ وصیت نمود که تمامی ثروت و دارایی خود را که شامل ٣١ میلیون کرون سوئدی میشد، به عنوان جایزه سالیانه به بهترین و برگزیده‌ترین شاعر، نویسنده و به تمامی کسانی که در یکی از رشته‌های شیمی، فیزیک، زیست‌شناسی، پزشکی و یا در ضمینه صلح جهانی خدمتی کرده باشند و یا کشفی ارائه داده باشند، به طور مساوی تقسیم گردد. این جایزه شامل دیپلم اقتخار و مدال طلا و چکی است که مبلغ آن، بستگی به سود بنیاد نوبل در آن سال دارد. در سال ١٩٦٨ بانک دولتی سوئد جایزه نوبل در رشته اقتصاد را نیز به آن اضافه نمود. از آن سال به بعد همه ساله این کار انجام می‌شود و در سال‌های اخیر اعتبار بیشتری پیدا کرده است و برگزیدگان بیشتر به جنبه علمی و تخصصی آن افتخار می‌کنند. آلفرد نوبل در سال ١٨٩٦ در سان یو ایتالیا چشم از جهان فروبست.