سال ۲۰۱۴ مملو از رخدادهای هیجان‌انگیز و اکتشافات بسیار مهم در زمینه‌ی نجوم و اخترفیزیک بوده است. از مطالعات مریخ گرفته تا دلایلی بر وجود ماده‌ی تاریک، از مشاهده‌ی نوترینوها تا نشاندن اولین فضاپیما بر روی یک هسته‌ی دنباله‌دار، همگی وقایع مهم سال گذشته را تشکیل می‌دهند. در ادامه برخی از رخدادهای مهم سال ۲۰۱۴ را به طور خلاصه بیان می‌کنیم.
تصویر ۱: تصویری از کاوشگر کنجکاوی توسط دوربینی روی یکی از بازوهای خود کاوشگر. تصویر از سایت مریخ ناسا برداشته شده است.
کاوش مریخ:
سال ۲۰۱۴ پنجاهمین سالگرد فرستادن اولین کاوشگر تاریخ به مریخ بود. در این سال هم‌چنین مطالعات جدید درباره‌ی این سیاره‌ی سرخ نشان دادند که احتمال حیات در مریخ وجود دارد. این احتمال با کشف مواد شیمیایی آلی کربن‌دار توسط کاوشگر کنجکاوی مطرح شد. البته محققان بر این نکته تاکید کرده‌اند که کشف این مواد آلی نشان‌دهنده‌ی وجود یا عدم وجود حیات نیست و صرفا احتمال آن را مطرح می‌کند. محققان این پروژه هم‌چنین کشف قبلی متان در مریخ را تایید کردند، هرچند ردی از متان در سال پیش مشاهده نشده است. موجودات زنده در زمین مقدار زیادی متان تولید می‌کنند، در نتیجه مشاهده‌ی این ماده در مریخ می‌تواند شاهد دیگری بر حضور حیات در مریخ باشد.
علاوه بر کاوشگر کنجکاوی، در سپتامبر ۲۰۱۴ سفینه‌ی دیگری به اسم «ماوِن»(۱) به سیاره‌ی سرخ رسید و در مدار آن به گردش در آمد که هدف آن کشف رخدادهایی است که مریخ را از سیاره‌ای با رود و دریاچه به یک کویر یکنواخت تبدیل کرده است. دو روز بعد از رسیدن «ماون» کاوشگر «مام»(۲) نیز به دور مریخ به گردش در آمد که دارای دوربینی است که تاکنون عکس‌های متنوعی از مریخ فرستاده است. هم‌چنین چهار دستگاه دیگر نیز بر روی آن قرار گرفته است که به مطالعه‌ی سطح و جو مریخ می‌پردازند.
تصویر ۲: تلسکوپ بایسپ۲ و نتایج آن. Image: BICEP2 Collaboration, NSF, Stephan Richer
مهبانگ، تلسکوپ «بایسپ۲»(۳) و امواج گرانشی:
گروه تحقیقاتی بایسپ۲ در ماه مارس، نتایج تحقیقات گسترده‌شان درباره‌ی مهبانگ را منتشر کردند که سر و صدای زیادی کرد. تلسکوپ بایسپ۲ که در جنوبگان(۴) قرار دارد تابش زمینه‌ی کیهانی را رصد می‌کند. طرح‌هایی که در سال ۲۰۱۴ از تابش زمینه‌ی کیهانی مشاهده کردند نشان می‌داد که عالم بعد از مهبانگ به سرعت منبسط شده و این انبساط، امواج گرانشی تولید کرده است. این نتایج در سپتامبر توسط محققان ماهواره‌ی پلانک(۵) زیر سؤال برده شدند. آنها نشان دادند که طرح‌های مشاهده‌شده در تابش زمینه‌ی کیهانی می‌توانند ناشی از گاز و غبار کهکشان راه شیری باشند. در حال حاضر دو گروه بایسپ۲ و پلانک در حال مقایسه‌ی داده‌هایشان برای فهمیدن بهتر این نتایج هستند.
تصویر ۳: تصویر خیالی از فیله بر روی هسته‌ی دنباله‌دار.
Image credit: ESA
فرود «فیله»(۶) بر روی یک دنباله‌دار:
در سال ۲۰۱۴ برای اولین بار یک کاوشگر بر روی هسته‌ی یک دنباله‌دار نشانده شد. این پروژه‌ی حیرت‌انگیز توسط آژانس فضایی اروپا انجام شد. خوشبختانه کاوشگر فیله قبل از این‌که از کار بیفتد توانست مطالعه‌ی مختصری بر روی سنگ‌های این هسته‌ی دنباله‌دار انجام دهد. سفینه‌ای که کاوشگر فیله را بر روی خود حمل می‌کرد، رزتا(۷) نام داشت که به مدت ده سال، حدود ۶/۴ میلیارد کیلومتر را طی کرد تا به شهاب‌سنگ ۶۷پ رسید. کاوشگر فیله بعد از ترک سفینه‌ی رزتا حدودا ۵۱۰ کیلومتر را به تنهایی طی کرد و بعد از رسیدن به دنباله‌دار، دو مرتبه با سطح آن برخورد کرد تا نهایتا کاملا فرود آید. متاسفانه فیله در جایی از دنباله‌دار فرود آمد که در سایه قرار دارد و باطری خورشیدی آن نتوانست شارژ شود.
قبل از این‌که شارژ باطری تمام شود، فیله توانست کمی داده‌ی علمی جمع‌آوری کند، از جمله مولکول‌های آلی در ترکیب دنباله‌دار. یکی از دستگاه‌های این کاوشگر نیز تلاش کرد تا سطح دنباله‌دار را بتراشد و به نظر رسید که این سطح بسیار سخت است.
تصویر ۴: برداشت هنری از فضاپیمای نیوتون-XMM.
Copyright: ESA/D. Ducros
ماده‌ی تاریک:
محققان با استفاده از فضاپیمای اروپایی نیوتون-XMM(۸) سیگنال مرموزی را کشف کردند که از سمت کهکشان آندرومدا و خوشه‌ی کهکشانی برساوش رصد شدند. این سیگنال مربوط به هیچ ماده‌ی شناخته‌شده‌ای نمی‌شد. یکی از توضیحات ممکن، ماده‌ی تاریک است. هرچند پروژه‌های بسیاری در راستای کشف ماده‌ی تاریک فعالیت می‌کنند، این ماده تا به حال به طور مستقیم و قطعی کشف نشده است. مطالعات نظری نشان می‌دهند که ماده‌ی تاریک ۸۰٪ ماده در عالم را تشکیل می‌دهد و در نتیجه نیروی گرانشی قابل اندازه‌گیری را بر ماده‌ی معمولی مثل کهکشانها اعمال می‌کند. هرچند هنوز هویت سیگنال مشاهده‌شده کشف نشده است ولی ماده‌ی تاریک می‌تواند دلیل خوبی بر وجود این سیگنال مشاهده‌شده توسط این فضاپیما باشد.
تصویر ۵: آزمایش بورکسینو در گرن ساسوی ایتالیا که نوترینوهای خورشیدی را آشکار می‌کند.
تصویر برداشته شده از سایت آزمایش بورکسینو در پرینستون.
نوترینوهای خورشیدی:
یکی از راه‌های رصد خورشید، مطالعه‌ی ذراتی است که از آن به ما می‌رسد. پژوهشگران آزمایش بورکسینو(۹) در آزمایشگاه ملی گرن-ساسو(۱۰) در ایتالیا در ماه آگوست اعلام کردند که نوترینوهایی را که در فرآیند هم‌جوشی در خورشید به وجود آمده‌اند آشکار کرده‌اند. از آن‌جایی که نوترینوها به ندرت با ماده واکنش انجام می‌دهند، می‌توانند به راحتی از خورشید فرار کرده و بدون برخورد به ماده‌ی دیگری به زمین برسند. آشکارسازی نوترینوهای خورشیدی امکان بررسی فرآیندهای هم‌جوشی را در مرکز خورشید فراهم می‌آورند. هم‌چنین بررسی این نوترینوها می‌تواند به شناخت تبدیل طعم‌های (گونه‌های) مختلف نوترینو و نوسانات آنی آنها کمک کند.
تصویر ۶: نوترینوهای اخترفیزیکی که توسط رصدخانه‌ی آیس‌کیوب آشکار می‌شوند.
عکس از سایت رصدخانه‌ی IceCube برداشته شده است.
نوترینوهای اخترفیزیکی:
همان‌طور که گفتیم نوترینوها به ندرت با ماده واکنش انجام می‌دهند و برای آشکارسازی آنها به مقدار زیادی ماده نیاز است. رصدخانه‌ی آیس‌کیوب(۱۱) که در قطب جنوب واقع شده است برای آشکارسازی این نوترینوها از یک کیلومترمکعب یخ قطبی استفاده می‌کند. در مورد نحوه‌ی کار رصدخانه‌ی آیس‌کیوب قبلا اینجا نوشته‌ایم. پژوهشگران این رصدخانه در سال ۲۰۱۴ با استفاده از روش جدیدی داده‌های رصدخانه را تحلیل کرده و نتایج سال ۲۰۱۳ را تایید کردند. این نتایج جالب در واقع مربوط به کشف نوترینوهای پرانرژی هستند که در منابع اخترفیزیکی تولید شده و به زمین می‌رسند.
تصویر ۷: تصویری تخیلی از یک سیاهچاله با جرم متوسط.
تصویر از ناسا.
سیاهچاله با جرم متوسط(۱۲):
سیاهچاله‌ها جرم‌های مختلفی دارند. برخی از آنها جرمی از چند تا حدود ۳۰ برابر جرم خورشید دارند که در یک دسته قرار می‌گیرند و برخی دیگر اَبَرپرجرمند که میلیون‌ها تا میلیاردها برابر خورشید جرم دارند. ماه آگوست مقاله‌ای در نشریه‌ی نیچر(۱۳) چاپ شد که مربوط به کشف منبع درخشانی در پرتواِکس در نزدیکی کهکشان ستاره‌زای M82 واقع است و M82 X-1 نامیده می‌شود. این منبع ۴۲۸ برابر خورشید جرم دارد و به احتمال زیاد یک سیاهچاله است. این مطالعه نشان داد که سیاهچاله‌ها با جرم‌های متوسط نیز وجود دارند.
تصویر ۸: قمر اروپا که سطح یخی دارد.
Credit: NASA/JPL/Ted Stryk
بخار آب در قمر اروپا(۱۴) و سیارک سِرِس(۱۵):
در سال گذشته منجمان نشان‌هایی از وجود بخار آب در جو اروپا که قمر مشتری است، و هم‌چنین در سیارک سرس یافتند. دانشمندان مدارک زیادی مبنی بر وجود اقیانوسی زیر سطحی از یخ در اروپا پیدا کرده‌اند. مشاهدات جدید نشان می‌دهند که فرآیندهایی در اروپا وجود دارند که بخار آب را به فضا می‌فرستد. محققان، مولکول‌های هیدروژن و اکسیژن را در جو این قمر کشف کرده‌اند که به احتمال زیاد ناشی از مولکول‌های آب حاضر در این قمر هستند. مطالعه‌ی دیگری حاکی از رصدهای فروسرخ بخار آب در اطراف سیارک سرس است. این سیارک بین مریخ و مشتری واقع است.
تصویر ۹: تصویری خیالی از سیاره‌ی کپلر ۱۸۶ف.
Credit: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech
کشف سیاره‌ی زمین‌گونه در کمربند حیات:
برای اولین بار، منجمان یک سیاره‌ی زمین‌مانند در کمربند حیات ستاره‌ی میزبانش کشف کردند. این سیاره ممکن است آب مایع و شرایط مناسب برای حیات را داشته باشد. این سیاره‌ی جدید که کپلر-۱۸۶ف نام دارد حدود ۱۰ درصد بزرگتر از زمین است و حول یک ستاره‌ی کوتوله‌ی قرمز می‌چرخد. کوتوله‌های قرمز از خورشید کوچکتر و تاریکترند. این سیاره در کمربند حیات ستاره‌ی کوتوله‌ی قرمز میزبانش واقع است و برای همین آب (در صورت وجود) می‌تواند به صورت مایع در آن وجود داشته باشد. این سیاره توسط تلسکوپ فضایی کپلر کشف شده است. کپلر تا به حال بیش از ۷۰۰ سیاره‌ی فراخورشیدی کشف کرده است که سیاره بودن نیمی از آنها تایید شده است.
دیگر کشفیات مهم:
علاوه بر موارد بالا، کشفیات بسیار مهم دیگری نیز در سال ۲۰۱۴ به وقوع پیوسته است، از جمله: عبور نزدیک یک دنباله‌دار از کنار مریخ که گرد و غبار زیادی را برای مطالعه از خود برجا گذاشت، مشاهده‌ی یک کوازار توسط تلسکوپ کک که به شناخت ساختار عالم کمک می‌کند، دو خسوف کامل که جذابیت‌های زیادی برای منجمان و علاقه‌مندان آسمان دارد و بسیاری پژوهش‌های جالب دیگر. قطعا پژوهش‌های بسیار مهم دیگری نیز وجود دارند که در این مقاله به آنها نپرداخته‌ایم؛ درباره‌ی برخی از آنها به مرور در طول سال گذشته در اسطرلاب نوشتیم.
(۱) MAVEN: NASA’s Mars Atmosphere and Volatile Evolution
(۲) MOM: India’s Mars Orbiter Mission
(۳) BICEP2: Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization
(۴) Antarctica
(۵) Planck satellite
(۶) Philae
(۷) Rosetta
(۸) XMM-Newton
(۹) Borexino
(۱۰) Gran Sasso
(۱۱) IceCube
(۱۲) Intermediate Black Holes
(۱۳) Nature
(۱۴) Europa
(۱۵) Asteroid Ceres
این مقاله با استفاده از دو مطلب مرتبط دردو سایت space.com و astronomy.com که وقایع مهم سال ۲۰۱۴ را خلاصه کرده‌اند، نوشته شده است.
گردآوری: آزاده کیوانی
فکر بکنم که ۲۵ درصد ماده جهان ماده تاریک و ۵ درصد ماده ای که می شناسیم و مابقی انرژی تاریک می باشد.
به صورت تجربی به چه نحوی می شود تا نوترینوهای خورشیدی را از نوترینوی های اخترفیزیکی تشخیص داد؟
انرژی تاریک، ماده نیست و برای همین اگر راجع به ماده صحبت می‌کنیم، یعنی موجودی که از ذرات تشکیل شده باشه و بتونه با بقیه‌ی چیزها واکنش انجام بده، اون‌وقت همون‌طور که شما گفتید، نسبت ماده‌ای که می‌شناسیم به ماده‌ی تاریک ۵ به ۱ (یا دقیق‌تر ۲۳٪ به ۵٪) است یا تقریبا همان ۸۰٪ی که در مقاله گفته شده. انرژی تاریک هم بنابر دیدگاهی ۷۳ درصد عالم را تشکیل می‌دهد که این دیدگاه شاید کاملا هم درست نباشد. ماهیت انرژی تاریک به درستی شناخته شده نیست و می‌توان به آن بیشتر به شکل یک ثابت جهانی (مثل ثابت گرانشی) در معادلات عالم نگاه کرد.
تشخیص نوترینوهای خورشیدی خیلی کار دشواری نیست چرا که از سمت خورشید می‌آیند و موقعیت خورشید و زمان رسیدن نوترینوهای آن با دقت بسیار بالایی قابل اندازه‌گیری است. کار دشوار تفکیک نوترینوهای جوی از اخترفیزیکی است. یعنی نوترینوهایی که در جو زمین و در اثر برخورد پرتوهای کیهانی با مولکول‌های جو به موجود می‌آیند. در رصدخانه‌ی آیس‌کیوب، پرانرژی‌ترین نوترینوهای رصدشده به احتمال بیشتری نوترینوهای اخترفیزیکی هستند و روش‌های مختلفی برای تخمین بک‌گراند یا داده‌های پس‌زمینه وجود دارند.
با سلام
کاوشگرهای ماون و مام، مدارگرد هستند و بر سطح سیاره سرخ فرود نیامدند بلکه در مدار آن سیاره قرار گرفتند.
کاملا درست می‌فرمایید! ممنون از تذکرتون. منظور رسیدن به مریخ بود و نه فرود آمدن بر سطح سیاره :)
با سلام
درباره امواج رادیویی قدرتمندی که از مشتری ساطع می شود توضیح می دهید؟
حتما. فقط می‌شه دقیق‌تر بپرسید که چه چیزی راجع به این امواج می‌خواهید بدونید که بتونم بهتر کمک کنم؟
به طور کلی، این امواج که طول‌موجی حدود از مرتبه‌ی ۱۰ متر دارند، در اثر حرکت ذرات باردار مثل الکترون‌ها و پروتون‌ها حول میدان مغناطیسی در سطح مشتری ساطع می‌شوند (تابش سیکلوترون) و در طول‌های جغرافیایی متفاوت، مقادیر متفاوتی از تابش دارند.