الكون الرغوى والفقاعات المتفجرة

الكون الرغوى والفقاعات المتفجرة

إن الزمكان فى حالة دوران دائمة فى كل مكان من العالم فقاعات تتفجر بعضها يظهر للوجود والأخرى تزول منه فى مختلف أنحاء الكون فإن الزبد من الفقاعات لا ضرر منه فمن الممكن فى أية لحظة أن تطلق فقاعة ما لرد فعل كارثى يمزق بنية الفضاء مدمرا الكون بكل ما فيه .

فلم تظهر فقاعة مدمرة خلال ( 13 بليون ) سنة الماضية منذ أن ظهر الكون للوجود فإن فقاعات الزمكان تمزق النجوم كل يوم فإن الكون يصبح مكانا اكثر خطورة مما يمكن تصوره .

إن المسئول عن تمزيق النجوم إربا إربا .

وتنبثق فكرة الكون الرغوى من الرؤى القائلة بان الفضاء أو المكان يمكن أن يوجد فيه عدة صور كما يوجد الماء فى صورة صلبة أو سائلة أو غازية طبقا لمقدار ما يحتويه من طاقة الرؤية التى قد اكتسبت قوة دفع فى عام ( 1998 ) عندما اكتشف الفلكيون وقاموا بدراسة المستعرات العظمى

( Supernova ) البعيدة عن الأرض وإن تمدد الكون فى حالة تسارع وليس فى حالة تباطؤ .

فاقترح علماء الفلك أن يكون الفراغ فى الفضاء مليئا بمادة غامضة ( الطاقة المظلمة / جسيمات ويمب ) ولكن لايعرف حقيقة الطاقة المظلمة لكن الوجود يعنى أن الفضاء بعيد تماما عن حالة العدم المتمثلة فى صورة فراغ تام لا يشتمل على أية طاقة إنه وضع يترتب عليه نتائج بعيدة المدى لأن فراغا زائفا مليئا بالطاقة المظلمة يمكم أن ينحل لفراغ فعلى لأن الانحلال عملية كمية فمن الممكن حدوثه تلقائيا .

ولقد احتل انحلال الفراغ العناوين الرئسية للدوريات العلمية عام ( 1999 ) عندما اثيرت المخاوف حول تجارب كانت تجرى فى معجل التصادم النسبوى للأيونات الثقيلة فهل يمكن لأنوية الذرات المتصادمة أن تحفز حدوث انحلال للفراغ فتثير تفاعلا يؤدى لتدمير الكون ؟

إن الأشعة الكونية تضرب الذرات الموجودة فى الطبقات العليا فى الغلاف الجوى لكوكب ( الأرض )

وتخترقها دون أن يترتب على ذلك نتائج كارثية وتشير الحسابات إلا أنه فى الفضاء تكون فرص حدوث انحلال للفراغ الفعلى بعيدة الاحتمال على نحو غير عادى فتظل عملية انحلال الفراغ تشير اهتمامات العلماء لأن فقاعات الفراغ الحقيقى تتشكل على نحو تلقائى فى أرجاء الكون وتظهر الفقاعات بأحجام متباينة على الرغم من أن ميكانيكا الكم تميل بشدة لتكوين فقاعات بأحجام صغيرة جدا وفور تشكل الفقاعات فهى إما أن تنمو أو أن تنهار على نفسها ويعود ذلك لحجمها وكثافة الوسط المحيط بها .

ويتفق علماء الفيزياء على أنه فى الفراغ الكونى يتعين أن تكون فقاعة من الفراغ الحقيقى مما يتيح لها الاحتفاظ بقدرتها على النمو فإن الأمر يختلف إذا ما تكونت الفقاعة فى وجود المادة طبقا للحسابات فإن هناك مكانا واحدا يمكن فيه لفقاعة أن تتضخم مخلفة ورائها نتائج كارثية داخل النجوم من نوع الأقزام البيض .

والقزم الأبيض القلب الداخلوة وةى عالى الكثافة لنجم استنفذ وجوده النووى وقد انهار على نفسه بفعل قوة الجذب الخاصة به ليصبح فى حجم الأرض فالذى يمنع حدوث من مزيد من الانهيار للقزم الأبيض قوة الدفع الناشئة تنافر للالكترونات الذرية وقاعدة بولى اللاستبعاد لأنها تمنع وجود أكثر من الكترونين فى المكان نفسه .

مستودعات الطاقة :

تحتاج الالكترونات للكثير من الطاقة لمقاومة قوى الانهيار الناجمة عن الجاذبية فهذا يعنى أن الأقزام البيض مستودعات للطاقة تتناثر قى أرجاء الكون .

فهناد اختبار لما يمكن أن يحدث إذا امتنعت الالكترونات فجأة عن الرضوخ لقاعدة بولى للاستبعاد ففى تلك الحالة سوف تنهار الالكترونات معا فنجد أن الطاقة التى تستخدمها الالكترونات لمقاومة قوة الانسحاق الناجمة عن الجاذبية سوف تتحرر وتنطلق فى اللحظة نفسها على هيئة أشعة جاما فإن القزم الأبيض وطبقا للحسابات الفلكية فإن القزم الأبيض يعود تلقائيا للحياة وفى خلال 2 ثانية اللتين تستغرقهما الجثة النجمة المنبعثة من جديد لكى تتحول لثقب أسود فإنها تطلق من الطافة ما يكفى لرؤيته عبر أنحاء الكون فى صورة انفجار أو دفقة من أشعة جاما فكانت أول مرة يتم فيها رصد انفجارات أو دفقات من أشعة جاما بواسطة الأقمار الصناعية العسكرية وتعتبر دفقات أشعة جاما أقوى الانفجارات الكونية منذ حدوث الانفجار الأعظم ( Big Bang ) فلا تزال الانفجارات بعيدة جدا عن الأرض .

وتوجد نظرية التفاعل الفائق المنافس الرئيسى فى عملية البحث عن قوة منفردة وموحدة لتنظيم الحقيبة غير المرتبة للقوى الأساسية المعروفة .

إن الحل الذى تمثله نظرية التماثل الفائق يتمثل فى تقديم نظير ثقيل الوزن لكل من الجسيمات المعروفة فلم يعثر أحد على النظراء السوبر لأن معجلات الجسيمات دون الذرية ليس بالقوة الكافية التى تتيح استخلاص أى شىء بمثل الثقل الموزون فإذا كانت نظرية التماثل الفائق صحيحة لكان الكون فى أول جزء من الثانية فور الانفجار العظيم ( Big Bang ) قد أصبح مغمورا بالشركاء السوبر من الكواركات واللبتونات ( الاسكوارس ) وكلها تعمل تحت ( السلبتونات ) ولها تأثير قوة وحيدة فإن الفارق الحاسم بين الجسيمات العادية ونظرائها السوبر ( السلكترونات ) يكمن فى خاصية ميكانيكية كمية ( التدويم ) فالتدويم هو الذى يمنع وجود أكثر من إلكترونين فى المكان نفسه فلا تنطبق القيود على النظائر السوبر ( السلكترونات ) التى تختلف لديها خاصية التدويم خلال المرحلة الجنينية للكون كان يتعين أن يكون الإلكترون والسلكترون متساويين فى الكتلة وأن يتحول أى منهما للآخر لكن بعد أن تمدد الكون وبرد فقد تحطم التماثل الفائق لحد ما واكتسبت السلكترونات كتلة وتجمدت ثم انزاحت منفصلة عن نظائرها الأخف وزنا .

لكن الحسابات أثبتت أن التماثل الفائق موجود داخل كل فقاعة من الفراغ الحقيقى والفقاعة التى تتكون داخل قزم أبيض ستظل تتضخم فى المحيط فائق الكثافة وتندفع لكى تشق طريقها عبر النجم الميت داخل قزم أبيض ستظل تتضخم فى هذا المحيط فائق الكثافة وتندفع كى تشق طريقها عبر النجم الميت فى ظرف ثوان قليلة بمجرد أن يغلف التماثل الفائق النجم الميت ويصبح بمقدور الإلكترونات مرة أخرى أن تتبادل هوياتها مع السلكترونات ومع التحرر من ضغوط قاعدة بولى للاستبعاد فإن القزم الأبيض الملىء بالسلكترونات سوف ينهار فى انفجار ( أشعة جاما ) ليصبح ثقبا أسود .

فإن بقية الكون سيكون بمنأى عن الدمار حيث إن الفقاعات يتوقف تضخمها عندما تصل لسطح القزم الأبيض حيث يؤدى انخفاض كثافة البيئة الفضائية المحيط لإحباط التضخم فإن تفسير أسباب دفقات أشعة جاما فإن انكار أن تكون دفقات إشعاع جاما شيئا غريبا من الانفجارات النجمية التى تنتج عن انهيار النجوم هائلة الحجم فإن السبب يعود إلى أن العلماء فى حاجة إلى التيقن من المعنى الحقيقى للعيش فى كون يحكمه التماثل الفائق .

فإن نظرية التماثل الفائق فلا يوجد أى دليل تجريبى على صحتها فإن نشوء دفقات أشعة جاما

( Gama Rays ) على أساس من التماثل الفائق فإن دراسة دفقات أشعة جاما فيوجد نموذج جيد للعمل بالنسبة للانفجارات النجمية .

فإن انفجارات أشعة جاما فإن تطبيق نظرية التماثل الفائق عليها تكون مقبولة ثم وضع نموذج

( الكولابسار / النجم المنهار ) ويعتمد النموذج على نجم تفوق كتلته ( 30 مرة ) كتلة الشمس تندفع منه أشعة جاما أثناء انهيار النجم على نفسه بفعل جاذبيته الذاتية مكونا ثقبا أسود .

ولقد تم تصميم النماذج بناء على ( 1 أو 2 ) من الانفجارات النجمية المراقبة فإن نموذج

( الكولابسار / النجم المنهار ) صحيحا بالنسبة للانفجارات النجمية وإن نموذج ( الكولابسار ) ليس محكما بالدرجة التى لا تحتمل اللبس .

فإن الطريقة التى تندفع بها تيارات المادة من جوار الثقب الأسود ( Black Hole ) وتتسارع لتقترب من سرعة الضوء فإن كيفية تسريع التيارات النفثية فإن المجالات المغناطيسية لا بد أن يكون لها دور لحد ما .

فمن خلال مراقبة المجرات النشطة ومن الشمس التى تقذف تيارات من المادة فائقة السرعة فإن المجرات النشطة والانفجارات الشمسية هى النهايات المقابلة لسلسلة متصلة وإن التيارات النفثية المندفعة بقوة المجال المغناطيسى يمكن أن تحدث على نطاقات متعددة .

إن استغلال الصدوع التى تظهر فى الدرع الذى يقى نموذج ( الكولابسار ) فإن التماثل الفائق يخلصنا من التيارات النفثية فإن أنفجارات أشعة جاما نتيجة طبيعية للتفاعل الناجم عن التماثل الفائق فطبقا لنموذج ( الكولابسار ) فإن كل دفقة كولابسار انفجار لأشعة جاما يجب أن ينتج انفجارا للضوء المرئى حينما تشق التيارات النفثية من المادة طريقها خلال بقية النجم فإن النموذج الخاص بالتماثل الفائق يجعل من التوهجات المرئية أمرا غير وارد .

استنتاج سريع :

لم يتمكن العلماء من رؤية أى توهج مرئى فحينما يصل ثلثا دفقات أشعة جاما فإن أنصار نموذج

( الكولابسار ) فإنه يؤدى لانفجار دفقات أشعة جاما مناطق غبارية من الفضاء تسببت فى حجب الضوء المرئى فإن التوهج المرئى سريع الخفوت فإن التحسن فى توجيه التلسكوبات نحو دفقات أشعة جاما خلال لحظات من بدء الانفجار الأعظم ( Big Bang ) فقد بدأ يتناقص عدد الانفجارات النجمية المظلمة فلا يزال العديد من التوهجات المرئية أكثر خفوتا ولا يزال ( 1 من كل 5 ) انفجارات لأشعة جاما مظلما .

وتكشف التلسكوبات الانفجارات النجمية فى صورة نبضات على شكل قلم رصاص من أشعة جاما ويظهر رذاذ أشعة جاما فى كل الاتجاهات ولتفسير التناقص عن طريق تطوير محاكاة بالكمبيوتر لقزم أبيض وقد غمره انحلال الفراغ فأى تقلب فى كثافة السلكترونات داخل القزم الأبيض يجرى تضخيمه أثناء انبعاث أشعة جاما منه وعندما تمر التدفقات من أشعة جاما عبر سحابة السلكترونات المحيطة بها فإنها تحفز مزيدا من الانبعاثات فى الاتجاه نفسه إنها آثار مسار الضوء الذى يبدو كنبضة نحيلة من الليزر وإن دفقات أشعة جاما سوف تميل لاكتساب قوة فى اتجاه بعينه .

فربما تكون فيزياء الجسيمات دون الذرية لكنها فى حالة نموذج دفقات أشعة جاما فإن الظاهرة يتحرر عنها الكثير من الطاقة بجعل منها نموذجا لانفجار أشعة جاما .

إن المحركات المركزية فإن نموذج انفجار أشعة جاما يجب أن يكون مدعاة للتفكر مقارنة بنموذج التماثل الفائق .

إن دراسة أشعة جاما فعن طريق الدراسة والتحليل لمعرفة ما إذا كان نموذج انفجار أشعة جاما فإن المرصد مصمم لمسح سدس مساحة الفضاء فى المرة الواحدة بحثا عن دفقات أشعة جاما خلال ثوان من تحديد موضع إحداها فإنه يوجه تلسكوباته التى تعمل بالأشعة الضوئية وأشعة ( X ) نحو التوهج المرئى للانفجار النجمى .

ولقد تم إطلاق مرصد ( سويفت ) التى يتوقع منه رصد أشعة جاما وأشعة ( X ) والأشعة المرئية وفوق البنفسجية من مئات انفجارات أشعة جاما فإذا كانت هناك توهجات مرئية فإن التلسكوب الخاص بالأشعة المرئية وفوق البنفسجية سوف يرصدها وإذا ما انخفض عدد التوهجات المرئية فإن نموذج ( الكولابسار ) سوف يحتاج لمراجعة جادة .

النجم المنهار ( كولابسار ) :

فى عام ( 1993 ) ظهرت النظرية المعيارية لانفجارات أشعة جاما فإن الأبحاث التى أجريت على النجوم المتفجرة افترض أنه فى بعض الحالات يجتذب قلب أحد النجوم الضخمة الكثير جدا من المادة التى تنهار على نفسها مكونة الثقوب السوداء ( Black Holes ) مما يصبح المحرك المركزى لانفجار أشعة جاما لأن الثقوب السوداء تبدأ فى التهام النجوم على الفور من الداخل للخارج .

وعندما تندفع المادة مدومة داخل الثقوب السوداء يتولد عنها قروص دوامية من الغاز والغبار الكونيين لكن الثقوب السوداء لا تبتلع الغاز والغبار الكونيين كلهما فبعضهما يتسرب لينتج عنه تياران نفثيان يندفعان للخارج فى اتجاهين متضادين والتياران ينفصلان مبتعدين عن القروص الدوامية بامتداد محور دورانها ويشقان النجوم المنهارة بسرعة قريبة من سرعة الضوء .

ومع ظهور التيارين من سطح النجوم المتفجرة يطلقان مقدارا هائلا من أشعة جاما ونظرا للسرعة العالية للتيارين فإن أشعة جاما تنطلق للأمام فى نبضة محدودة وعندما ينطلق التيارين نحو الأرض

( دفقات لأشعة جاما ) أميرة عبد المنعم / تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

الذراع الآلية لمكوك الفضاء وكيف يعمل

الذراع الآلية لمكوك الفضاء وكيف يعمل

صمم مكوك الفضاء لآداء مهمات متنوعة فى الفضاء الخارجى و يحتوى مكوك الفضاء على مستودع شحن كبير لحمل الأقمار الصناعية إلى الفضاء واطلاقها فى المدار الأرضى ثم استعادتها إلى الأرض ومن الآلات المهمة الذراع الآلية عن طريق

( نظام التحكم بالكمبيوتر عن بعد ) ويصنع مكوك الفضاء من ( النيكل ) ويتم حمايته من الاحتراق عن طريق مواد كربونية كربونية موجودة أسفل المكوك الفضائى والذراع تستعمل فى التقاط الأجسام ووضعها فى غرفة الشحن وتحمل رواد الفضاء للفضاء وتمكن آلات التصوير الموجودة بالذراع رواد الفضاء من مراقبة حركتها على التلفزيون الموجودة بالمكوك حيث يقوم رواد الفضاء بالتحكم بذراع المناورة من مؤخرة حجرة القيادة وتستخدم الذراع الآلية لمعالجة وتحريك حمولة المكوك ومتابعة طاقم رواد الفضاء من خلال نافذتين فى أعلى مؤخرة مكوك الفضاء ويبلغ طول الذراع الآلية ( 15 م ) وقطرها ( 38 سم ) وتتحرك فى جميع الاتجاهات ويتم تحريك الذراع عن طريق محركات كهربية مركزة فى وصلاته وفى داخل نهاية ذراع المناورة.

توجد ( 3 أسلاك ) متصلبة .

وبسبب انعدام الجاذبية يصبح من السهل تحريك الأحمال وتملك الذراع الآلية جهاز الطرف المستجيب وإن رائد الفضاء المتحكم بالذراع يستعمل الطرف المستجيب فى للإمساك بالعمود ذى شكل خاص متصل بالأقمار الصناعية ويتم نقل الأشياء الثقيلة بسهولة فالجاذبية معدومة فى الفضاء الخارجى ويتم نقل الأقمار الصناعية ووحدات الحمولة ويتم شد ( 3 أسلاك متقاطعة ) داخل الطرف المستجيب وحيث يتدرب رواد الفضاء فى حمامات سباحة على انعدام الجاذبية .

وفى الرحلات الفضائية بالمكوك الفضائى التى تمت فى عام ( يونيو 1983 ) حيث بدأ استخدام الذراع الالية عن طريق التحكم الالكترونى وبه أجهزة خاصة تتمثل فى رادار شديد الحساسية لحماية مكوك الفضاء من الثقوب السوداء وكمبيوترات للتحكم بالسرعة و كمبيوترات ليزرية للتحكم فى الأسلحة الفضائية الليزرية من مدافع ليزر وصواريخ ليزرية وأجهزة للتشويش على العدو بالإشعاع الكهرومغناطيسى وأشعة ليزر والمكوك مطلى بالسواد حتى لا يظهر فى الفضاء وبه أجهزة خاصة للتجارب العلمية فى الفضاء تتعلق بالتلوث ونشاط الميكروبات والفيروسات ولحام سباكة المعادن فى الفضاء والخلايا الشمسية واستخدم فى عمليات الانقاذ الفضائى .

وسيتم اطلاق مشروع تلسكوب الفضاء ( جيمس ويب ) الذى انطلق للفضاء عام

( 2012 ) لرصد وتصوير الأجرام الكونية ومشروع مرصد ( أشعة جاما ) ومشروع مستعمرات الفضاء .

نظرية عمل مكوك الفضاء :

الجاذبية الكمية الحلقية لغز كونى

الجاذبية الكمية الحلقية لغز كونى

ما الذى كان قبل الانفجار الأعظم ( Big Bang ) وبداية خلق الكون حيث أن الكون قد تقوض من قبل فى عملية انسحاق أعظم ( Big Crunch ) ومن ثم ارتد من جديد للكون المعروف لنا وفى الوقت الحاضر توجد نظرية تحاول التوفيق بين مجموعة نظريات متنافرة من أهمها نظرية النسبية العامة ونظرية الكم وإن علم الفيزياء نجح فى وضع أول نموذج معقول فيزيائيا .

تقوض الزمكان :

إن نظرية النسبية العامة لآينشتين عام ( 1915 ) تفسر الجاذبية بأنها تنشأ من تشوهات

( Disspace ) فى نسيج الزمكان ( Tortions ) لكن الفيزيائيين بذلوا جهودا لتفسير الجاذبية من منطلق ميكانيكا الكم ( Quantum Mechanics ) فإنها لا تزال القوة الوحيدة التى تفتقر لوصف كمى واضح .

وتوجد نظرية ( الجاذبية الكمية الحلقية ( Loop Quantum Gravity Quantization ) تحاول تكمية الجاذبية بافتراض أن الزمكان ليس متصلا وإنما هو مكون من حلقات منمنة مترابطة ببعضها البعض لا يزيد قطر الواحدة منها على ( 10 / 35 م ) تشكل نسيجا ناعما ويحدث إنحناء زمكان ( الجاذبية الكمية الحلقية ) تأثيرات الجاذبية كما هو موضح فى نظرية النسبية العامة .

وقد تمكن الباحثون من تطبيق معادلات ( الجاذبية الكمية الحلقية ) على الكون ككل وبدأوا من الكون المتمدد ( Expanding Universe ) حيث طبقوا المعادلات بالرجوع بالزمن للوراء لمعرفة ما يمكن أن يحدث لو انعكس تمدد الكون وعندما يتقلص الفضاء فإن المادة والطاقة يندمجان فى بعضهما أكثر فأكثر وعند نقطة معينة نجد أن وصف الجاذبية الكمية الحلقية للعمليات الكونية يطابق الوصف الذى يطرحه ( علم الكونيات التقليدى ) غير أنه فى علم الكونيات التقليدى يمكن عكس الإنفجار الأعظم حتى الوقت الحاضر .

ولكن يصبح الكون كثيفا بحيث تتوقف قوانين الفيزياء الكلاسيكية عن العمل وعند هذه المرحلة وطبقا لنظرية ( الجاذبية الكمية الحلقية ) فإن الكثافة تقوض نسيج الزمكان .

وقد أثبت أحد العلماء أنه عند تقوض الزمكان فإن الحلقات المنمنة للجاذبية تقاوم المزيد من الانكماش وتعمل تأثيرات جاذبية الكم على إحداث تنافر يوقف عملية التقوض والجديد فى كيفية تفسير ما يحدث بعد ذلك إذ سرعان ما تعيد حلقات الجاذبية تنظيم نفسها فى نسيج ناعم سلس ويرتد الكون ( Bounce ) عائدا إلى ( الانفجار الأعظم / Big Bang ) .

الأوتار الفائقة :

إن كون ما بعد الانفجار الأعظم ( Big Bang ) يشبه الكون الذى تطرحه نظرية الأوتار الفائقة

( Super stringes Theory ) للتوفيق بين الجاذبية وفيزياء الكم .

فما هى نظرية الأوتار الفائقة ؟

طبقا لنظرية الأوتار الفائقة فإن الكون عبارة عن غشاء ثلاثى الأبعاد داخل فضاء ( Brane ) ذو أبعاد أكثر وعلى الرغم من أن كون الجاذبية الكمية الحلقية ليست له أبعاد إضافية غير

( الطول / العرض / الارتفاع / الزمن ) وإن نظرية الغشاء لا تستطيع التعامل مع عالم الانفجار الأعظم وتصف نظرية الأوتار الفائقة كيف بدأ الكون كنقطة واحدة منذ نحو 13.7 بليون سنة وكيف أنه لا يزال يتمدد لكنها لا تفسر بدقة ما الذى حدث بعد ذلك فى كل جزء من الثانية .

ويعتقد علماء الكونيات أنه لا بد من وجود آثار من الدلائل فى الكون يمكن استخدامها فى النظر لعصور موغلة فى القدم قبل نقطة الانفجار الأعظم وطبقا للأبحاث العلمية الحديثة فقد كان ثمة كون متقلص ( Contracting ) ذو هندسة زمكانية مماثلة لتلك التى بالكون المتمدد إذن فالكون قد تقوض ثم وثب مرتدا فى شكل انفجار أعظم .

ووفقا لنظرية النسبية العامة فإن الانفجار الأعظم يمثل البداية التى ولد فيها الكون ليس المادة وإنما الزمان والمكان ( الزمكان ) فإن استخدام حسابات الجاذبية الكمية الحلقية للعثور على خيوط تقود لزمن مبكر سحيق قبل الانفجار الأعظم ويبدو أن نظرية النسبية العامة يمكن استخدامها لوصف الكون رجوعا لنقطة ما تصل عندها كثافة المادة للحد الذى تتوقف عنده عمل المعادلات الرياضية تماما وقبل تلك النقطة فإننا نحتاج لتطبيق أدوات كمية لم تكن متاحة لآينشتين .

الارتداد الكونى :

تم وضع نموذج يتتبع الانفجار الأعظم ( Big Bang ) حتى ما قبله حينما كان الكون متقلص بيدى خواص فيزيائية مماثلة لخواص الكون المتمدد الحالى حيث أنه كان متقلص ذو هندسة زمكانية تشبه هندسة الكون المتمدد .

حيث أن قوى الجاذبية تجذب الكون المتقلص للداخل فإنه وصل لنقطة تسببت عندها الخواص الكمية للزمكان فى جعل الجاذبية ( تنافرية / Repulsive ) بدلا من كونها

( تجاذبية / Attractive ) .

وعن طريق تعديل نظرية الكم باستخدام المعادلات الكونية لآينشتين وجد العلماء بدلا من انفجار أعظم ارتداد كمى ( Quantum Bounce ) .

وإن هذا الاكتشاف يدل على وجود كون آخر قبل الانفجار الأعظم لدرجة أن العلماء أعادوا المحاكاة ( Simulation ) بالكمبيوتر باستخدام قيم مختلفة للمتغيرات الفيزيائية حيث أنهم كانوا فى كل مرة يجدوا نفس السيناريو الذى يتضمن الكون المتقلص وارتدادا كميا .

رءوف وصفى

  

الثقوب السوداء فى الفضاء

الثقوب السوداء فى الفضاء

من علماء الفلك ( كوبرنيكس / كبلر / جاليليو / نيوتن / آينشتين ) الذين قاموا بتحسين التلسكوبات لرصد الأجرام السماوية والمجموعة الشمسية وتقدمت وسائل الرصد والتكنولوجيا الحديثة وحاول الانسان معرفة ما وراء المجموعة الشمسية من سدم ومجرات .

وبتقدم التكنولوجيا استطاع الانسان المشى على سطح القمر

( نيل أرمسترونج ) .

ظهر علم الفلك الراديوى وهو يدرس السماء عن طريق الأشعة الصادرة منها وانشئت التلسكوبات الراديوية الضخمة وإذا بها تأتى لنا بإشارات غريبة .

وتبدأ الدراسات والبحوث وينغمس العلماء فى التفسيرات ووجدوا أجراما ترسل إشارات راديوية قوية ( أشباه النجوم ) وأنها تبتعد بسرعة مما يدل على أنها بعيدة جدا فى الفضاء ولا نعرف هل شبه النجم جرم واحد أم مجرة .

ووجدوا إشارات تأتى منتظمة متواترة ( نبضات ) والنجوم أو الأجرام التى ترسلها ( نابضات ) ولم يروا بالتلسكوبات البصرية غير جرم واحد منها وأن هذه النابضات هى نجوم نيوترونية .

وهناك أجرام ترسل أشعة سينية ( أشعة اكس أو رونتجن ) وإرسال الأشعة السينية من مسافات سحيقة فى البعد لا تفسر كل النظريات التى قامت على أشباه النجوم ولا النجوم النيوترونية التى  فسرت النبضات وإن القوة التى تحتاجها لإطلاق الأشعة السينية قوية جدا .

التفسير المنطقى بحسب الكيمياء النووية هو أن تكون صادرة عن ثقب أسود .

الأشعة السينية :

اكتشف أحد العلماء الألمان أشعة غريبة لا ترى كأشعة الضوء العادى ولا يصدر عنها صوت كالأشعة الراديوية وهى تؤثر على لوحة التصوير وتخترق الأنسجة الرخوة فى جسم الانسان ولكنها لا تخترق العظم واستعملها الطب بكثرة فى التشخيص وأنها تفيد فى علاج بعض الحالات المرضية واكتشف مؤخرا أنها تسبب السرطان .

وتتميز الأشعة السينية بقصر موجاتها وتحتاج لطاقة كبيرة لإطلاقها .

واستغل علم الفلك الضوء العادى والموجات الراديوية فى بحوثه كما استغل الأشعة السينية وحاول أن يسلط لوحات تصوير ليلتقط الأشعة السينية إذا كانت قادمة من السماء .

إن الجرم السماوى الذى يصدر أشعة سينية كان الشمس وحدها فى الماضى أما الأن فهناك عدد لا حصر له من الأجرام والمجرات الفضائية تطلق الأشعة السينية .

إن الأشعة السينية لها خاصية تميزها عن أنواع الإشعاعات الأخرى وهى أنها تمتص فى جو الأرض بسرعة أما إذا كانت آتية من السماء فلن يصل للإنسان شيئا منها .

وعلماء الفلك لم يعرفوا الأشعة السينية الأتية من السماء إلا حينما بدأوا يرصدونها من الفضاء الخارجى فأرسلوا البالونات التى تحمل أجهزة تلتقط الأشعة السينية ثم كان إطلاق المركبات الفضائية العلمية .

وثبت علميا أن هناك أجرام و مجرات عديدة فى الفضاء ترسل أشعة سينية فى القبة الفلكية .

وقامت وكالة الفضاء الأمريكية ( ناسا ) بإطلاق الأقمار الصناعية العلمية بقصد الكشف عن الأشعة السينية فى الفضاء .

إن أول قمر صناعى ( أوهورو ) ( الحرية ) أطلق من كينيا لاكتشاف الأشعة السينية من الفضاء .

ثم أتى القمر الصناعى ( آينشتين ) الأكثر تقدما لالتقاط الأشعة السينية عن بعد وتحليلها لمعرفة مصدرها وخواصها .

ونتيجة لأبحاث القمرين والأقمار الصناعية العلمية المساعدة أصبح لدينا فكرة جيدة عن المصادر الفضائية من أجرام ومجرات التى تزودنا بالأشعة السينية وأصبح لدينا أطالس عن مصادر الأشعة السينية فى الفضاء .

فى البحث والتنقيب فى الفضاء :

إن خرائط مصادر الأشعة السينية فى الفضاء هى من نتيجة الأبحاث التى قام بها كل من القمرين الصناعيين

( أوهورو / آينشتين ) وتقدر حساسية ( آينشتين ) فى اكتشاف مصادر الأشعة السينية أكثر ( 1000 مرة ) من أى قمر صناعى أخر وأصبح لدى العلماء من الأرقام والدراسات ما يكفى عدة سنوات للعمل فيها ودراستها وتحليلها ومعرفة مصادرها فى الفضاء وقد تعاونت التلسكوبات الفضائية الالكترونية مع التلسكوبات الراديوية والأقمار الصناعية فى الفضاء للوصول لإجابة شافية للأبحاث الفضائية .

وتتعاون جميع وسائل الرصد الفلكية من أقمار صناعية وتلسكوبات الكترونية وراديوية وتبين أن الأشعة السينية تأتى من أجرام ومجرات كثيرة ومتعددة فهى تأتى من السدم الغازية ذات الحرارة العالية وأن هناك نجوم فى دور التكوين .

وتأتى الأشعة السينية من مجرات كاملة التكوين وتصدر الأشعة من كل أنحاء المجرة ومن حولها وتأتى من نقاط معينة فى بعض المجرات ومن أشباه النجوم ومن بقايا انفجارات سوبرنوفا وقد يكون تخلف نجم نيوترونى من انفجار سوبرنوفا ومن نجوم فرادية .

وإن صدور الأشعة السينية يحتاج لوجود تيار كهرومغناطيسى قوى جدا أكبر من التى ترسل الأشعة الراديوية وأن مجرة

( مسيبة 87 ) تبعد عن الأرض ( 65 مليون سنة ضوئية ) ولقد استطاع علم الفلك أن يكتشف أن النجوم النيوترونية ذات الكثافة المذهلة لم تعد كافية لتفسير الطاقة الجديدة .

ولقد وجد أن معظم النجوم الفرادى التى تصدر الأشعة السينية هى نجوم ثنائية والنجوم الثنائية منتشرة انتشارا كثيرا فى الكون إذ يوجد نجمان يدوران حول بعضهما البعض ويستطيع الفلكيون معرفة دوران النجمين حول بعضهما واتجاه الدوران ومدة الدورة الواحدة ومعرفة النجم الذى يبتعد والنجم الذى يقترب بتحليل الطيف وملاحظة الحيود نحو الأحمر وقد يكون النجمان بعيدين جدا بحيث يبدوان فى التلسكوب البصرى نجما واحدا .

إن العلماء يحللون الطيف فإذا رأوا طرفا يحيد نحو الأحمر والآخر يحيد نحو البنفسجى فإنهم يدركون أن الطرف الذى يحيد نحو الأحمر هو النجم الذى يبتعد والطرف الذى يحيد نحو البنفسجى هو النجم الذى يقترب ويعرفون أن هذا الجرم مكون من نجمين واتجاه الدوران ومدة الدورة الواحدة .

إن النجوم الفرادى التى تصدر الأشعة السينية وجد أن معظمها ثنائى لا يرى التلسكوب البصرى غير واحد منها والنجم المرئى يدور مع نجم آخر حول مركز مشترك ولكن النجم الآخر لا يرى .

والأشعة السينية تظهر بين النجمين وقد تختفى إذا جاء النجم الكبير بين الأرض وبين النجم الصغير .

ومن قياس ارتفاع درجة الحرارة فى النجم الكبير من الناحية الملاصقة للنجم الصغير الذى لا يرى لابد من ظهور الثقب الأسود

الثقب الأسود :

إن النجم الصغير الذى لا يرى ذو جاذبية قوية خارقة يجب أن يكون من مادة أخرى أشد كثافة من النجوم النيوترونية ظهرت منها نويات الذرات على بعضها فشكلت نواة واحدة ( حالة التفرد ) ويدور مع النجم الكبير حول مراكز مشتركة وإن فيه من الجاذبية يسحب من النجم الكبير مادته القريبة ويلتهمها فى جوفه شيئا فشيئا وإن جهة النجم الكبير القريبة من الثقب الأسود تكون على شكل مخروط تصب منه مادته داخل الثقب الأسود وتستمر هذه العملية إلى أن يغور النجم الكبير كله داخل الثقب الأسود ز

إن انضباب مادة النجم المرئى فى الثقب الأسود يخلق تيارا كهرومغناطيسيا عنيفا فيفسرلنا صدور الأشعة السينية القوية .

الفراغ المخيف :

الكون مكون من ذرات وتتجمع الذرات المختلفة مع بعضها البعض فى أشكال مختلفة لتكون جزيئات المادة والذرة الواحدة تتكون من

نواة فى الوسط يدور حولها الكترونات فى حلقات والبعد بين نواة الذرة والالكترونات التى تدور حولها بعد شاسع نسبيا وتشبه النواة والالكترون الدائر حولها كالأرض التى تدور حول الشمس .

إن البعد ما بين نواة الذرة والالكترون بالنسبة للحجم كالبعد بين الشمس والأرض وهذه المسافة الكبيرة هى فراغ لا شىء فيه .

إن الفراغ ما بين النواة والكتروناتها هو منطقة لا يستطيع أى شىء أن يتجاوزها أو يدخل فيها .

إن النجم الأبيض يستطيع أن يتعدى فى الفراغ بين النواة والكتروناتها وإن حلقات الالكترونات قد تحطمت وبعض الحلقات قد اقتربت من الدخول فى الفراغ الذى بين النواة والكتروناتها .

أما النجم النيوترونى فيضغط أكثر على الذرة بحيث بدأت النواة فى الدخول للفراغ التابع للذرة المجاورة كما أن الضغط قد جعل الالكترونات تدخل فى النويات .

أما فى الثقب الأسود فقد التحمت النويات مع بعضها البعض ولم يعد هناك فراغ بين الذرة ونواتها .

كيف يحدث الثقب الأسود :

إن انفجار السوبرنوفا هو الأساس فى حدوث الثقب الأسود والنجم النيوترونى والنجم الأبيض فالشمس إذا حدث فيها انفجار سوبرنوفا فإنها ستتحول لنجم أبيض .

إن قضية انفجار السوبرنوفا نجد أن النجوم التى تبلغ (4 ،1 ) من حجم الشمس أو أقل إذا انفجرت فإنها تعطى نجما أبيض أما إذا زادت عن ( 4 ،1 ) من حجم الشمس فإنها تتحول لنجم نيوترونى ولكن إذا زادت عن ذلك فإنها تتحول لثقب أسود .

إن الثقب الأسود نتيجة انفجار سوبرنوفا ولكن الجرم الذى يعطى ثقبا أسود بعد الانفجار هو نجم ضخم يزيد عن ثلاثة أمثال حجم الشمس .

صفات الثقب الأسود :

ما دام الثقب الأسود مادة مضغوطة لدرجة أن تكون نويات الذرات قد التحمت مع بعضها وأن الحرارة داخل الثقب الأسود هى درجة الصفر المطلق ( 273 درجة مئوية ) تحت الصفر فإن الذرات قد وقفت عن الحركة وأن حركة الذرات هى سبب الحرارة .

إن مادة الكرة الأرضية تتجمع فى كرة يقل قطرها عن ( 2 سم ) فإن جاذبيتها تظل على ما كانت عليه أى أن جاذبية الثقب الأسود تعادل جاذبية الكرة الأرضية .

وجاذبية الثقب الأسود قوية جدا بحيث لا تسمح لشعاع الضوء بالافلات منها ولا يمكن رؤيته بوسائل الرصد ومهما كبرت التلسكوبات الفضائية حتى الأشعة السينية التى كانت السبب فى ظهور نظرية الثقوب السوداء فإنها لا تصدر من الثقب نفسه وإنما تصدر من مادة النجم المرافق له عندما تنصب فى داخله فتحدث التيار الكهرومغناطيسى الشديد .

إن الأجرام الفضائية الكبيرة يمكن أن تتحول من شكل لآخر أما الثقوب السوداء لا تتحول لأى شكل فهو الشكل النهائى الذى تصل إليه أى مادة .

إن الثقوب السوداء تلتهم النجوم المجاورة لها فالنجم الكبير المرافق يصب مادته فى الثقوب السوداء باستمرار حتى يكون النجم الضخم قد انصب فى باطن الثقب الأسود وأصبح جزءا منه .

وحجوم الثقوب السوداء تختلف بحسب الأجرام التى التهمتها فمن المفروض أن نجما كالشمس إذا تحول لثقب أسود فإنه يصبح قطره أقل من ( 6 كم ) .

انتشار الثقوب السوداء فى الكون :

هناك ثقب أسود فى سديم ( القناع ) فى مجموعة الدجاجة وهناك ثقب أسود آخر فى مجموعة العقرب .

وقد اكتشف ( 3 ) من العناقيد الكروية يعتقد أن فى وسطها ثقوبا سوداء والعناقيد الكروية توجد على أطراف المجرة وكل عنقود كروى يتكون من عشرات الألاف من النجوم على شكل كرة وتبدو النجوم متقلقلة فى حركتها وكأنها تدور حول ثقب أسود فى المركز

أما أشباه النجوم التى تصدر أشعة سينية فيها ثقوبا سوداء وقد تبلغ كتلة بعضها من ( 2 مليون ) إلى ( 300 مليون ) ضعف كتلة الشمس .

وهناك مجرات كاملة يعتقد أنها تضم فى وسطها ثقب أسود ضخم مثل مجرة ( مسيبة 87 ) و ( إن جى سى 4388 ) وأن الثقب الأسود الموجود فى وسط ( مسيبة 87 ) تبلغ كتلته

( 5000 مليون ) مرة من كتلة الشمس .

إن الثقوب السوداء منتشرة بغزارة فى الكون وأن فى مجرة

( درب اللبانة / التبانة ) مليون ثقب أسود .

شكل الثقب الأسود كما يتصوره العلماء :

رأى بعض العلماء أن الثقب الأسود يدور حول نفسه كبقية الأجرام السماوية فى الفضاء ورأى البعض الآخر أنه ثابت .

وما دامت الأجرام المجاورة له تنصب فيه فيجب أن يكون هناك حد فاصل نعرف به الثقب الأسود والحد الفاصل ( أفق الحدث ) إن كل جرم وصل إلى أفق الحدث ودخلت فيه أصبحت جزءا من الثقب الأسود أما قبل أن تصل إليه فهى فى مجال جاذبية هائل وتستطيع أن تولد تيارا كهرومغناطيسيا هائلا وهو الذى يرسل الأشعة السينية .

والجاذبية عند أفق الحدث وفى داخل الثقب الأسود هى فى الحد الأقصى ولكنها تكون أقل من ذلك كلما ابتعدنا خارج الثقب الأسود بعيدا عن أفق الحدث وداخل أفق الحدث حيث انهارت الأجرام انهيارا كاملا ( حالة التفرد ) .

جولة فكرية فى الثقوب السوداء :

إن وصول الجرم السماوى فى الفضاء لحالة التفرد الموجود فى الثقوب السوداء وإن الذرات التى انعدمت الحركة فيها والتى وصلت لدرجة الصفر المطلق قد أصبحت فى حالة العدم .

إن الكون يتألف من الزمان والمكان والزمان والمكان متصلان فى مفاهيم النظرية النسبية ( المتصل الزمانى المكانى ) وأن الكون المتمدد فى الفضاء يتحدب حول الكتل الموجودة فيه ويكون تحدبه أكثر كلما كانت الكتلة أكبر والتحدب يشمل المكان والزمان فى الفضاء .

وفى حالة الثقب الأسود يكون التحدب فيه شديد جدا لدرجة أن الفضاء ينطبق على نفسه فالثقب الأسود هو نقطة العدم للمادة والزمان والمكان .

إذا كان الثقب الأسود هو نقطة العدم التى تذهب إليها النجوم والأجرام السماوية فى الفضاء دون رجعة .

أليس من الممكن أن يكون فى الناحية الأخرى من الثقب الأسود ثقب آخر أبيض تخرج منه المادة للوجود ثانية وإلى أين تذهب المادة بعد خروجها من الثقب الأبيض وهل هناك كون آخر تخرج إليه المادة وهل هذا الثقب الذى هو أسود من ناحية وأبيض من الناحية الأخرى وهل هو صلة الوصل بين الكون الذى نعيش فيه وبين كون آخر لا نعلم عنه شيئا .

إن بعض العلماء يعتقدون أن أشباه النجوم ذات البعد السحيق هى ثقوب بيضاء .

التموجات الصوتية فوق الشمس

التموجات الصوتية فوق الشمس

إن مادة الشمس من أسفل الطبقة المضيئة ( الفوتوسفير ) إلى عمق كبير فى باطن الشمس فى حالة هياج مضطرب وأن الغاز يخترق الطبقات التى تعلوه حتى يصل إلى الطبقة المضيئة وعندها يمكن رؤية ذلك بمرصد الشمس مباشرة .

والغاز يغلى فى بوتقات يصل اتساعها إلى نحو ( 1000 كم ) ( الحبيبات ) وتنتشر فى الطبقة المضيئة .

موجات الصدم :

تقدم بعض علماء الفلك بنظرية مفادها إن هذه الغازات المتحركة تحدث تموجات صوتية وفى أثناء اتجاهها إلى أعلى تخترق غازات أخرى وتصطدم بها مما يجعل التموجات الصوتية تزداد عنفا فإذا ما وصلت إلى الاكليل الشمسى الذى يقدر عمقه بحوالى ( 480000 كم ) تولد موجات الصدم

( Shock Waves ) وموجات الصدم هى التى تسبب ارتفاع حرارة الإكليل الشمسى إلى أكثر من مليون درجة مئوية .

ويوجه إلى نظرية التموجات الصوتية النقد حيث إن الحركات الموجودة فعلا على الارتفاعات التى تعلو هذه الطبقة السفلى من جو الشمس أى على ارتفاعات تزيد على ( 2000 كم ) فوق الطبقة المضيئة ليست من النوع الذى تقول به النظرية فالحركات التى تحدث فعلا من نوع الحركة الناتجة عن حركة المادة نفسها وليست من نوع الحركة التموجية .

تطور الشمس المستقبلى :

منذ ( 3 أو4 بلايين سنة ) عندما كانت الشمس صغيرة السن نسبيا يبلغ عمرها الأن حوالى

( 5 بلايين سنة ) كانت الشمس أصغر مما هى عليه فى الوقت الحاضر وأن كوكب الأرض قد تعرض فى الماضى السحيق لإشعاع فوق بنفسجى وأشعة جاما .

إن نشاط طبقة الكروموسفير ( الطبقة الملونة ) فى الشمس يمكن أن يضمحل مع الزمن وأنه ظل مرتبطا بالضعف التدريجى للمجال المغناطيسى للشمس على الرغم من أن الشمس لم تعد قوية فإنها باقية كنجم مستقر بعد أن تركت ورائها حياة مليئة بالنشاط استمرت فترة طويلة ويقدر ما فقدته الشمس منذ بداية حياتها بحوالى ( 5 % ) من كتلتها نتيجة التفاعلات النووية وقد كسبت الشمس بعض الكتلة من جراء ما التصق بها من غبار وغاز ما بين النجوم .

أما تطور الشمس المقبل فيتوقع علماء الفلك للشمس إذا استطاعت الاستمرار فى إنفاق ما لا يزيد على ( 650 مليون طن ) من الهيدروجين فى الثانية أن تظل تنتج الطاقة لفترة أخرى طولها نحو ( 5 بلايين سنة ) وبعدها تتحول الشمس إلى عملاق أحمر ثم قزم أبيض ثم ثقب أسود .

التفاعل النووى وسلسلة البروتون / بروتون :

تحدث طاقة الشمس عن طريق التفاعلات النووية الحرارية خلال تحويل الهيدروجين إلى هليوم وتعرف الطريقة التى يتم بها التحويل فى قلب الشمس بسلسلة البروتون / بروتون .

كيف يتم حدوث التفاعل النووى البروتون / بروتون ؟

لابد من التعرف على الظروف الغريبة السائدة فى قلب الشمس من درجة حرارة تبلغ ( 15 مليون درجة ) وضغط يصل إلى تريليون طن فوق البوصة المربعة .

فى مثل هذه الظروف لا يمكن أن يبقى أى تركيب ذرى بل توجد الكترونات حرة وبروتونات نووية منفصلة عن الكتروناتها وليس من الضرورى أن تكون التفاعلات النووية سريعة الحدوث وإلا أدى هذا إلى تطاير الشمس فى الفضاء .

إن أول خطوة فى التفاعل النووى هو اصطدام بروتونين وكل بروتون عبارة عن نواة ذرة هيدروجين منزوع منها الكترونها الوحيد     ذرة الهيدروجين = الكترون واحد + بروتون واحد

وبالتحام هذين البروتونين تحدث عدة تفاعلات فبالتصاق البروتونين معا يكونان نواة النظير الثقيل للهيدروجين ( الدويتريوم ) وكنتاج جانبى لهذا الاصطدام ينشأ من فائض طاقة الحركة والشحنة إنتاج جسيمين آخرين هما : النيوترينو والبوزيترون .

والنيوترينو هو جسيم دون ذرى أولى ليس له كتلة ولا شحنة والنيوترينو يرفض التفاعل مع أية مادة فى الكون على الاطلاق فبمجرد نشأته كنتيجة لتصادم البروتونين فإنه ينطلق مخترقا كتلة الشمس فى الفضاء .

وهناك أعداد هائلة من النيوترينوات تجوب أرجاء الكون باستمرار وتنشأ كناتج من مخلفات بلايين النجوم وكثير من هذه النيوترينوات يمر خلال الأرض .

أما البوزيترون فهو عبارة عن مادة مضادة فالالكترون هو جسيم دون ذرى بالغ الضآلة عليه شحنة سالبة أما البوزيترون فهو الكترون ولكنه يحمل شحنة موجبة .

الدويتريوم وأشعة جاما :

بعد تحرر البوزيترون خلال اصطدام البروتونين فإنه يجد نفسه محاطا بالالكترونات ذات الشحنة السالبة وفى جزء من الثانية يصطدم بالالكترون ذى الشحنة السالبة فيتلاشيان معا وينبعث عنهما وميض من الطاقة .

أما الخطوة الثانية فى التفاعل بعد تكوين نواة الدويتريوم ( الهيدروجين الثقيل ) فتتم فى بضع ثوان حيث تقتنص نواة الدويتريوم بروتونا آخر فتصبح ذات ( 3 بروتونات ) ويتحول أحد هذه البروتونات إلى نيوترون متعادل الشحنة وتتكون نواة خفيفة للهليوم ( هليوم 3 ) كما ينشأ عن التغيير الشديد فى هذا التفاعل إنطلاق أشعة جاما أقصر الاشعاعات الكهرومغناطيسية من حيث طول الموجة ولكنها أكبرها طاقة وتكون نتيجة هذا تحرير المزيد من الطاقة الشمسية .

وفى كل ثانية يتم بواسطة تفاعل البروتون / بروتون ( التفاعل النووى الحرارى ) تحويل نحو

( 57 مليون طن ) من الهيدروجين فى مركز الشمس إلى حوالى ( 653 طن ) من الهليوم مع فقد ما يساوى ( 5 ملايين طن ) من الكتلة تتحول إلى طاقة شمسية .

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

التفجيرات النووية فى الفضاء

التفجيرات النووية فى الفضاء

فى عام ( 1945 ) تم تفجير ( 3 ) قنابل ذرية فى الغلاف الجوى للأرض .

1 ) فى ( 16 / 7 / 1945 ) وقد كانت على سبيل التجربة فى صحراء ( نيومكسيكو ) بالولايات المتحدة الأمريكية أما القنبلتان ( 2 ، 3 ) فقد تم تفجيرهما فى نهاية الحرب العالمية الثانية فى مدينتى ( هيروشيما ونجازاكى ) فى يومى ( 6 و9 /8 / 1945 ) باليابان .

وقد فجرت فنبلة هيروشيما على ارتفاع ( 600 م ) وتعادل طاقتها ( 20 ك / طن ) من مادة

( ت . ن . ت ) وقد ظهر فى مكان الانفجار ( كرة النار ) وهذه الكرة تأخذ فى الاتساع بسرعة كبيرة وهى شديدة التوهج وحرارتها تصل إلى ملايين الدرجات المئوية وهى أشبه بقطعة من الشمس سقطت على الأرض والحرارة المنبعثة تسببت فى حريق هائل بمدينة هيروشيما اليابانية

كما سبب الانفجار موجة شديدة من الضغط جعلت المنازل والمدارس والمستشفيات وجميع المنشآت تنهار على الأرض فى دقائق معدودة وتحولت مدينة هيروشيما اليابانية كلها إلى خراب وضاعت معالمها .

وقد صعدت إلى السماء سحابة ذرية ارتفاعها ( 12 كم ) على شكل عامود أبيض ذى قمة ثلجية قطرها ( 2كم ) بها مواد مشعة ناتجة من التفجير النووى الذى انبعثت منه اشعاعات خطيرة كأشعة جاما وأشعة اكس وأشعة بيتا ونيوترونات ومواد انشطارية ونواتج الانشطار .

بعد انتهاء الحرب العالمية الثانية أجرت عدة دول تفجيرات نووية مختلفة تحت الأرض وتحت الماء وعلى سطح الأرض وسطح الماء وفى الفضاء الخارجى وتبين للعلماء أن أخطر هذه التفجيرات هى التى تتم فى الغلاف الجوى للأرض وفى الفضاء الخارجى لما تسببه من دمار شامل وتلوث إشعاعى خطير يمتد أثره لآلاف الأميال واستمراره لعشرات السنين .

أجرت الولايات المتحدة الأمريكية عدة تفجيرات نووية من الفضاء فى الفترة من عام ( 1958 ) وحتى عام ( 1962 ) وتبين أن هذه التفجيرات تحدث موجات كهرومغناطيسية شديدة تتسبب فى اتلاف الأقمار الصناعية كما يصل هذا التأثير على سطح الأرض كانقطاع التيار الكهربائى واصابة شبكة الاتصالات وتعطيل البث الاذاعى والتليفزيونى وحرق الدوائر الالكترونية الخاصة بتوجيه الصواريخ العابرة للقارات وتعطيل الجهاز الخاص بتفجير الرؤوس النووية .

تبين للعلماء أن مثل هذه الكارثة يمكن أن تحدث بتفجير قنبلة نووية صغيرة فى حجم قنبلة هيروشيما على ارتفاع ( 300 كم ) باستخدام صاروخ ( سكود ) .

تقوم الولايات المتحدة بتصنيع أقمار صناعية تتحمل تأثيرات النبض الكهرومغناطيسى الذى يحدث بعد التفجير النووى فى الفضاء على ارتفاعات عالية .

طاقة شديدة :

تتميز الكرة الأرضية بعدة صفات خلقها الله عز وجل ساعدت على وجود الحياة ومنها وجود المياه والغلاف الجوى ودرجة الحرارة الملائمة والمجال المغناطيسى للأرض .

اكتشف العلماء منذ بداية ق ( 20 ) تساقط أشعة ذات طاقة شديدة الارتفاع على الكرة الأرضية

( الأشعة الكونية ) واتضح أن هذه الأشعة يمكنها أن تبيد الحياة على سطح الكرة الأرضية ولكن الله سبحانه وتعالى قد أحاط الكرة الأرضية بالغلاف الجوى والمجال المغناطيسى للأرض ليحمى الكائنات الحية من الأشعة الكونية القاتلة .

إن الأشعة الكونية الرئيسية التى تصل إلى الأرض من الفضاء الخارجى تتكون من ( 85 % ) من البروتونات الموجبة الشحنة و ( 14 % ) أشعة ألفا وحوالى ( 1 % ) من نوى تتراوح شحنتها بين ( 4 : 26 ) .

وتتميز هذه الأشعة بسقوطها على الأرض بصورة دائمة وتتراوح طاقتها بين 10 مليون : 20 مليون الكترون فولت .

إن الأشعة الكونية الرئيسية حينما تصطدم مع أنوية ذرات العناصر المكونة للهواء الجوى المحيط بالأرض تنتج أشعة ثانوية تتكون من الكترونات وأشعة جاما ونيوترونات وميزونات وهذه الأشعة الثانوية ( شلال الأشعة الكونية ) بسبب تكون العديد من أنواع الأشعة بكثافة كبيرة فى آن واحد .

إن معظم الأشعة التى تصل إلى مستوى سطح البحر وتحت سطحه هى الأشعة الرئيسية ذات الطاقة العالية .

اكتشف أحد العلماء الأمريكيين أن الجسيمات المشحونة التى توجد فى الأشعة الكونية المتجهة إلى الكرة الأرضية تتأثر بالمجال المغناطيسى للأرض فتنحرف عن مسارها المستقيم وتأخذ مسارا دائريا حول الأرض على شكل حزام وتبين للعلماء وجود عدة أحزمة .

تتكون الأحزمة من حزامين رئيسيين :

1 ) يقع الحزام الداخلى الأقرب إلى الأرض على بعد يتراوح بين ( 1000 : 7000 كم ) ويتكون معظمه من بروتونات ذات طاقة معدلها ( 30 مليون الكترون فولت ) .

2 ) أما الحزام الخارجى فيقع على بعد يتراوح بين ( 10000 : 30000 كم ) ويحتوى معظمه على الكترونات ذات طاقة معدلها مليون الكترون فولت وتغذى الأحزمة بالأشعة الكونية المتساقطة بصورة مستمرة وتتسرب منها كميات إلى الأرض بسبب تغير شدة المجال المغناطيسى للأرض .

أجريت أبحاث عديدة باستخدام الأقمار الصناعية الأمريكية مثل اكسبلوررالرابع واكسبلورر السادس وبايونيرالثالث لدراسة هذه الأحزمة ونوع الأشعة النووية المحصورة بداخلها وطاقتها وزيادة كثافتها .

أجرت الولايات المتحدة الأمريكية سلسلة من التجارب النووية فى الفضاء كانت التجربة الأولى فى

أغسطس عام ( 1958 ) ( أرجوس ) وتم التفجير على ارتفاع ( 1300 م ) فوق سطح الأرض .

والتفجير الثانى ( ستارفيس ) وقد تم فى ديسمبر عام ( 1958 ) ولقد أثبتت هذه التفجيرات زيادة كثافة الأشعة النووية التى تجمعت فى هذه الأحزمة وأجريت تفجيرات أخرى فى الفضاء كتجربة

( تيك ) فى عام ( 1958 ) وقد تم هذا التفجير على ارتفاع كبير ( 77 كم ) باستخدام قنبلة هيدروجينية قدرتها ( 3.8 ميجا طن ) كما أجرى تفجير آخر فى مساء ( 9 / 7 / 1962 ) لقنبلة هيدروجينية قدرتها ( 1.4 ميجا طن ) على ارتفاع ( 400 كم ) ( ستارفيش برايم ) وهى فوق المحيط الهادى .

أحدث هذا التفجير ضوءا أبيض لامعا شبيها بضوء الشمس عند الظهر فأضاء للحظات البحر والسماء وبعد ثانية تحول لون السماء إلى اللون الأخضر وخلال بضع دقائق انتشر شفق أحمر غطى الأفق .

أحدث هذا التفجير سحابة من الجسيمات المشحونة منتشرة فى الفضاء وإن المجال المغناطيسى الأرضى أثر بعد ذلك فى هذه السحابة المشحونة فجعلها على شكل أحزمة ضخمة تشبه هذه الأحزمة الطبيعية ولقد تكونت هذه الأحزمة الصناعية بداخل الأحزمة التى تحتوى على الالكترونات وهى على شكل حلقة أو حزام صناعى يحيط بالكرة الأرضية .

ولذا تزيد التفجيرات النووية فى الفضاء الجسيمات المشحونة بدرجة كبيرة وتكون الالكترونات أحزمة صناعية مجاورة لهذه الأحزمة .

حوادث غريبة :

شاهد بعض سكان جزر هاواى مشاهد غريبة فقد ضعفت اضاءة الشوارع فجأة فى جزيرة أوهو وتوقفت محطات الاذاعة المحلية وتعطلت الخدمات الهاتفية لبعض الوقت وفى أماكن أخرى من جزر المحيط الهادى توقفت منظومة الاتصالات عالية التردد عن العمل لمدة ( 30 ث ) .

وأدرك العلماء أن التفجير النووى الذى حدث فى ( 9 / 7 / 1962 ) قد أحدث نبضة كهرومغناطيسية شديدة انتشرت فى منطقة واسعة تحيط بموقع الانفجار .

وخلال بضع دقائق بعد الانفجار انتشر شفق أحمر بلون الدم غطى الأفق وتحولت هذه الغيوم بفعل المجال المغناطيسى للأرض إلى أحزمة صناعية من الجسيمات المشحونة ومن ثم عطلت الأحزمة الصناعية الكثيفة ( 7 ) أقمار اتصالات ذات مدار منخفض حول الأرض .

إن النبض الكهرومغناطيسى هو من الآثار المهمة للتفجير النووى والذى يتسبب فى تلف الأجهزة الكهربائية والالكترونية لمسافات بعيدة عن موقع الانفجار وهذا النبض ينتج من الاشعاع الصادر من كرة النار والسحابة الاشعاعية .

إن حوالى ( 0.3 % ) من الطاقة الناتجة من التفجير النووى تحملها أشعة جاما الناتجة من التفاعلات وقت التفجير وخلال انطلاق هذه الأشعة تقوم بتجريد ذرات العناصر فى الجو المحيط بها بعض الكتروناتها وتتحرك هذه الالكترونات فى نفس مسار أشعة جاما بعد أن تكتسب نصف طاقتها وهى تتحرك بعيدا عن موقع الانفجار وخلال طيران هذه الالكترونات التى تحمل طاقة كبيرة تقوم بتحرير الكترونات اضافية من الذرات التى تصطدم بها وفى خلال فترة جزء ضئيل من الثانية ينطلق عدد هائل من الالكترونات بعيدا عن نقطة الانفجار النووى .

إن هذه الالكترونات المنطلقة تولد تيارا كهربائيا كبيرا ينتج عنه مجالات كهربائية ومغناطيسية عملاقة تنتشر لمسافة تصل إلى مئات الكم فى الهواء وفى الأرض وهذه المجالات تكون النبض الكهرومغناطيسى وإن المجالات الكهربية تصل إلى ( 20000 فولت / م ) .

أما تيارها فيصل إلى ( 10000 أمبير ) وهو التيار المصاحب لهذا النبض الكهرومغناطيسى .

إن النبض الكهرومغناطيسى إذا تم فى الفضاء يمكن أن يغطى دائرة قطرها يصل إلى  3400كم .

أجهزة حساسة :

تعددت استخدامات الأقمار الصناعية فى الكثير من التطبيقات التكنولوجية كأقمار الاتصالات وهى تستخدم فى بث البرامج الاذاعية والتليفزيونية والاتصال التليفونى والتلغراف .

وكذلك أقمار التنبؤات الجوية وأقمار استكشاف الموارد الطبيعية الأرضية وأقمار الملاحة الجوية والبحرية وأقمار كشف التفجيرات النووية وأقمار الاستطلاع والتجسس والإنذار المبكر .

إن الأقمار الصناعية مزودة بأجهزة ارسال واستقبال ودوائر الكترونية وبعضها مزود بكاميرات تليفزيونية وأجهزة حساسة للأشعة تحت الحمراء كما يوجد بهذه الأقمار خلايا شمسية لتزويد أجهزتها بالطاقة الكهربائية اللازمة .

تزايد عدد الأقمار الصناعية وحسب بيانات اتحاد صناعة الأقمار الصناعية يصل عدد الأقمار التجارية والعسكرية إلى نحو ( 250 ) قمرا صناعيا تدور فى مدار أقل ارتفاعا عن سطح الأرض

إن معظم هذه الأقمار ليس لها أى حماية ضد الاشعاعات التى تتولد من تفجير نووى على ارتفاع عال وحدوث نبض كهرومغناطيسى يمكن أن يتسبب فى اتلاف الخلايا الشمسية وأجهزة الارسال والاستقبال والدوائر الالكترونية الدقيقة وغيرها من الأجهزة الحساسة .

إن التفجير النووى يحدث اشعاعات خطيرة فى مساحة كبيرة كما أن النبض الكهرومغناطيسى يغطى مساحة كبيرة وهذا يجعل صعوبة اطلاق أقمار بديلة لفترة طويلة .

أكد أحد الباحثين بوزارة الدفاع بالولايات المتحدة الأمريكية أن انفجارا ذريا صغيرا ( 10 : 20 ك طن ) أى بحجم قنبلة هيروشيما إذا فجر على ارتفاع يتراوح بين ( 125 : 130 كم ) فوق سطح الأرض يمكن أن يعطل فى أسابيع أو فى أشهر جميع الأقمار الصناعية ذات المدار المنخفض حول الأرض .

وإذا حدث هذا التفجير فوق الولايات المتحدة فسوف يحدث تأثيرا هائلا فى وسائل الاتصالات وجميع الأجهزة الالكترونية والكهربية .

حماية الأقمار الصناعية :

تعمل وزارة الدفاع الأمريكية ( البنتاجون ) على تأمين أقمارها الصناعية ضد آثار النبض الكهرومغناطيسى فإن للأقمار الصناعية الخاصة بالأغراض العسكرية فقد وضعت فى مدارات عالية فى مواقع آمنة من هذه الأخطار كذلك استخدمت بعض الأقمار الصناعية بدلا من الخلايا الشمسية محركات حرارية كهربية تعمل بالنظائر المشعة وهى تولد الكهرباء من حرارة النظائر المشعة لأن الخلايا الشمسية تتعرض للتلف بسبب الاشعاع الصادر من التفجيرات النووية أو أشعة الليزر .

وأمكن تقوية أقمار اتصالات الاسطول البحرى ومحطات القوى الجوية الأرضية ومحطات القواعد الجوية ضد تأثير النبض الكهرومغناطيسى واقتراح اطلاق أقمار صناعية لتدور فى مدار يدور فوق القطبين ولا يمر فوق خط الاستواء وهذه الأقمار الصناعية توجد على ارتفاع يبلغ مداره

( 111000 كم ) وهى بعيدة عن آثار التفجيرات النووية .

ويقوم المهندسون بتركيب هياكل واقية كى تزيد من مقاومة الأقمار الصناعية للإشعاع وتعمل هذه الهياكل المعدنية على حماية الدوائر الالكترونية الحساسة داخل هذه الأقمار ولقد أحيطت الأجزاء الحساسة بطبقات معدنية واقية بإمكانها أن تضعف تدفق الشحنات الكهربائية وهذه الطبقات تصنع من مادة الألمنيوم وسمكها يتراوح بين ( 0.1 % سم : 1 سم ) كذلك تم تحصين قواعد الأسلحة النووية على سطح الأرض ووسائل الاتصال ضد تأثيرات النبض الكهرومغناطيسى وإن الأقمار الصناعية يمكن حمايتها بتركيب مجسات للكشف عن وجود اشعاع ضار فالقمر الصناعى المزود بهذا النوع من الأجهزة يمكن أن يبرمج بحيث تتوقف جميع الأجهزة الالكترونية الحساسة إلى أن ينتهى مفعول الحدث المدمر .

                                                                   د / محمد مصطفى عبد الباقى

                                                                    مجلة العلم

                                                                   العدد : 353 

                                                                   التاريخ : 16 / 8 / 2012 

التسارع عبر الكون

التسارع عبر الكون

فى الكون السرعة هى المهمة سواء كنا نجوب أرجاء الكون حيث ستقود السرعة الأكبر لفهم أفضل لألغاز الفضاء والسرعة مهمة فى استكشاف النظام الشمسى ( Solar System ) والكون

( Universe ) لكن التسارع عبر الكون يتطلب الانطلاق لجانبه البعيد ثم ينتهى الأمر لمكان آخر عبر الكون فالانتقال بسرعة أكبر من سرعة الضوء يتحرك الفضاء فالنجوم لا تتحرك فالسرعة تكون أسرع من أى وقت سابق فالعالم يسير بسرعة عالية جدا .

الأسرع هو الأفضل ابتداءا من الصواريخ ومركبات الفضاء التى تسير بسرعة عبر الفضاء ووصولا للمركبات الحديثة التى يعمل عليها العلماء والتى ستسير بسرعة أكبر من أى وقت مضى

وسوف تكتشف السرعة الهائلة التى ستغير نسيج الزمان والمكان ( الزمكان ) وستنتهى مع العلم للوصول للثقوب السوداء والسرعات التى تفوق سرعة الضوء والأنفاق الممتدة عبر الفضاء

( الثقوب الدودية ) والثقوب الدودية تقوم بربط المجرات والنجوم ببعضها البعض فى الكون الفسيح .

تبلغ سرعة مكوك الفضاء حول الأرض ( 720000 كم / س ) .

تبلغ سرعة الطائرة المقاتلة ( 1600 كم / س ) .

أسرع شىء صنعه الإنسان على الاطلاق أطلقه نحو الفضاء .

إن مركبة ( هوريسنسيز ) الفضائية التى تنطلق مسرعة نحو كوكب ( بلوتو / Pluto ) بسرعة

( 380000 كم / س ) لكن ( هوريسنسيز ) ستصل لبلوتو بعد ( 9 سنوات ) فالمسافات فى النظام الشمسى هائلة .

فالذهاب نحو القمر بسرعة ( 160 كم / س ) والذهاب نحو كوكب ( نبتون / Neptune ) بسرعة

( 3200000 كم / س ) .

سرعة الضوء : لا شىء فى الكون يستطيع تخطى سرعة الضوء فسرعة الضوء هى القصوى النهائية حيث تبلغ ( 299000 كم / ث ) = ( 1870000 كم / س ) .

فالضوء يستغرق ( 8 دقائق ) للوصول من الشمس للأرض فالضوء يستغرق وقتا طويلا للسفر نحو الفضاء ( أعماق الكون ) .

إن المجرات شاسعة لدرجة أن الضوء ينتقل بسرعة كبيرة فهو يستغرق وقتا طويلا للانطلاق من طرف لآخر فى الكون .

فالضوء يسير بين النجوم والمجرات بسرعات هائلة وكلما كانت النجوم والمجرات أبعد كان الضوء يصل إليها فى وقت أطول .

فكل ما هو خارج النظام الشمسى يبعد عن الأرض بملايين السنين الضوئية والسنة الضوئية = 10 تريليون كم .

تبعد أقرب المجرات للنظام الشمسى والأرض ملايين السنين الضوئية ( مجرة أندورميدا ) حيث تسير من الغرب للشرق بينما مجرة درب التبانة تسير من الشرق للغرب فمن المحتمل تداخل المجرتان لتكون مجرة أكبر ونجوم أكثر ونظم شمسية جديدة

النسبية العامة = الكتلة × مربع سرعة الضوء

فالنظر للنجوم فى السماء نراها كما لو كانت فى الماضى بآلاف السنوات وحين ينفجر النجم على بعد ( 5 مليارات سنة ضوئية ) يستغرق ضوء النجم بعد الانفجار للوصول للأرض قبل 5 مليارات سنة ضوئية فالنجم انفجر قبل تشكل الأرض منذ ( 4700000 ) أربعة مليارات وسبعمائة آلاف عام .

فربما نرصد مجرات ميتة لم تجد الفرصة لوصول ضوئها للأرض فالضوء يستغرق مليارات السنين الضوئية للسفر عبر الكون الفسيح .

فمن أجل الوصول للنظام الشمسى الأبعد وما بعده يستلزم تطوير تكنولوجيات حديثة جدا حيث يعتمد استكشاف الفضاء على السرعة فكلما سافرنا بشكل أسرع عرفنا المزيد عن النظام الشمسى وما بعده فالسرعة هى التى أوصلت مركبات الفضاء نحو القمر بسلام وكوكب  المريخ / Mars

وقمريه ( فوبوس / ديموس ) .

فالمسافات بين الكواكب فى المجموعة الشمسية هائلة ولكى تستطيع الوصول إليها تستغرق سنوات لنصل إليها فاللوصول للكواكب البعيدة نحتاج مركبات فضائية تسير بسرعات أكبر من السرعات التى نسير بها فى الوقت الحاضر .

إن التكنولوجيا التى أطلقت الإنسان نحو الفضاء هى نفسها المستخدمة حاليا .

تحرق الصواريخ الوقود لتدفعها نحو الغلاف الجوى فى الفضاء فعلى مركبات الفضاء والصواريخ الفضائية ومكوكات الفضاء عليهم احراق الوقود بسرعة وقوة ليتمكنوا من الخروج من المجال التجاذبى للأرض .

على الوقود أن يوصل المكوك الفضائى لمدار يزن ( 20 مرة ) أكثر من وزن المكوك نفسه فعند اطلاق مركبات الفضاء نحو الكواكب البعيدة فى النظام الشمسى تستغرق الجاذبية وقتا معينا وعند الاقتراب أكثر وأكثر من مدار المشترى تساعد جاذبية الكوكب على الاسراع نحو الكواكب الأبعد فى النظام الشمسى عن طريق ( الجاذبية المساعدة ) فتزيد جاذبية الكوكب المتحرك من سرعة المركبة الفضائية ويرسلها نحو النظام الشمسى الخارجى والذى يضم كواكب ( المشترى / زحل

أورانوس / نبتون / بلوتو / زينا / حزام كويبر ) ( Jupiter  - Saturn - Uranus

           ( -  Neptune – Pluto – Zena       - Kuiper Belt )

إن الجاذبية المساعدة فى تبادل زخم الحركة فيمر الكوكب بتبادل زخم الحركة الذى يترجم إلى سرعة أثناء بحث ( هوريسنيز ) عن قوة دافعة حيث تمتد جاذبية الكواكب لتتشابك مع بعضها البعض حيث تستطيع الجاذبية المساعدة اضافة الكثير من السرعة لمركبات الفضاء فلقد ساعدت جاذبية كوكب ( المشترى / Jupiter ) على زيادة سرعة مركبة الفضاء ( هوريسنز ) المتجهة نحو كوكب ( بلوتو / Pluto ) فالجاذبية المساعدة لها حدود حيث تقوم ( هوريسنز ) فى اكتشاف الكواكب التى تمر بها قبل الوصول لكوكب بلوتو فسنحتاج لتكنولوجيات جديدة كالذراع الشمسى الذى يحول شروق الشمس إلى سرعة .

يجمع الذراع الشمسى الجزيئات الصغيرة من الضوء ( الفوتونات ) والقادمة من الشمس فإن طاقة ضوء الشمس طاقة صرفة فليس هناك كتلة من الجزيئات فحين يصطدم الفوتون بشىء ما ينتقل زخم الحركة من الفوتون للشىء الذى اصطدم به ولعدم وجود جاذبية أو احتكاك فى الفضاء لإبطاء المركبة الفضائية تتراكم الكميات الضئيلة من الجزيئات فوق بعضها البعض فإذا كنا نستطيع الوصول لبلوتو فى خلال ( 9 سنوات ) حيث تجوب الفضاء ( هوريسنز ) لتستطيع الوصول لكوكب بلوتو فى غضون عامين باستخدام الذراع الشمسى .

فالسرعات المتزايدة ستساعد البشرية فى دراسة الكواكب البعيدة فى النظام الشمسى فما هى السرعة المطلوبة لارسال رواد الفضاء للمريخ / Mars .

فيمكن الوصول للمريخ باستخدام نهج كيميائى وحيد فهو ليس عمليا لأنه يحتاج لكمية كبيرة من الوقود الكيميائى لارسال مركبات الفضاء للفضاء وحسب .

فالصاروخ الكيميائى ينقل السرعة من الصفر : 28000 كم / س

فى غضون ( 8.5 دقائق ) .

ويوجد صاروخ البلازما المغناطيسى فقوة الدفع = السرعة حيث يحطم صاروخ البلازما المغناطيسى الجزيئات فى نفس الاتجاه لأن البلازما ساخنة جدا تتحرك الجزيئات بسرعات هائلة فالوصول للمريخ يستغرق ( 39 يوما ) .

يتوقف استكشاف الفضاء على السرعة فى الابتكارات الحديثة وتطويرها باستمرار فالأبعاد الأربعة التى تحدثت عنها النظرية النسبية لآينشتين ( الطول / العرض / الارتفاع / الزمن ) .

الطاقة = المسافة / الزمن .

تسير الأقمار الصناعية حول الأرض بسرعة ( 100000 كم / س ) فالجاذبية تبقى الكواكب فى المجموعة الشمسية ( Solar System ) ثابتة فى مداراتها حول الشمس .

فكيف تعرف الأرض أن الشمس موجودة ؟

عن طريق نظرية ( الزمكان ) دمج الزمان والمكان فى كيان واحد فكل شىء فى الكون له كتلة ككتلة النجوم والكواكب وأقمارها وكتلة المجرات والسدم .

فلقد ساعدت النسبية العامة على فهم أفضل للجاذبية فالثقوب السوداء أجسام هائلة جدا ذات جاذبية جبارة حتى لا يستطيع الضوء الفرار منها وتبتلع كل شىء بداخلها وحافة الثقب الأسود

( أفق الحدث ) مما يؤثر فى نسيج الزمكان وتتكون الثقوب السوداء عن طريق تجمع كثير من المواد والجزيئات والبروتونات والنيوترونات والالكترونات والأجسام دون الذرية فى مساحة صغيرة جدا .

فالثقوب السوداء تعتبر البقايا الشبحية للنجوم المتفجرة والتى تبدأ بالعملاق الأحمر فالثقب الأبيض وانتهاء بالثقب الأسود والتى تحولت لمستعر أعظم ( سوبرنوفا / Supernova ) فالمواد والجزيئات والبروتونات والنيوترونات والالكترونات والجسيمات دون الذرية تدخل فى الثقب الأسود من جهة وتخرج من جهة أخرى عن طريق الثقب الأبيض .

أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

23 / 10 / 2015 

التتابع الرئيسى للنجوم

التتابع الرئيسى للنجوم

إن معظم النجوم فى السماء ( التتابع الرئيسى ) ومنها الشمس وهذه النجوم تقاوم العوامل التى تؤدى إلى تقلصها عن طريق استهلاك وقودها من الهيدروجين فى داخلها والعامل الحرج الذى يمكن أن يفرق بين النجوم المختلفة فى خط التتابع الرئيسى هو الكتلة فبعض النجوم مثل ( الشعرى اليمانية ) وهو من النجوم الباهرة فى السماء يعادل ( 2.2 ) من كتلة الشمس وهو أشد حرارة وضوءا من الشمس فيعادل لمعانه ( 21 مرة ) لمعان الشمس

إن سطوع النجم فى خط التتابع الرئيسى يعتمد على كتلته ففى نجم هائل مثل ( الشعرى اليمانية ) نجد أن قلبه يتحمل ثقل غلافه الخارجى عن طريق الاحتفاظ بضغط شديد ينتج عن الحرارة المستعرة فى باطنه فإن النجم يحتفظ بطاقة حرارية أكثر من التى تتسرب فى الفضاء ومن ثم يضىء بشكل باهر وعلى الفرن الذرى داخل النجم أن يتأجج حتى يتمكن من تعويض الطاقة المتسربة إلى الفضاء ويكون فى باطن النجم مجموعة من التفاعلات النووية فائقة السرعة .

أما فى نجوم التتابع الرئيسى الأقل كتلة فإن باطنها يكون أقل حرارة حيث أن ثقل الغلاف الخارجى أقل عبئا ومن ثم يكون الضغط أقل والحرارة أكثر انخفاضا وتكون التفاعلات النووية أشد بطءا والطاقة الحرارية المتسربة للفضاء أقل فالنجم يشع كمية أقل من الضوء .

فالنجوم توجد على خط التتابع الرئيسى طالما تكون قادرة على استهلاك وقودها من الهيدروجين فى باطنها ومع تحويل الهيدروجين فى داخل النجم إلى هليوم فى المناطق المركزية فسينفذ الوقود الهيدروجينى من داخل النجم ويختلف ما يحدث للنجم فالنجوم ذات الكتلة الضخمة والتى تتميز بالتفاعلات النووية السريعة سينتهى وقودها الهيدروجينى بأسرع من نجوم أخرى كتلتها أقل فالشمس ستبقى فى خط التتابع الرئيسى لمدة ( 5000 مليون سنة ) أى ( 5 بلايين سنة ) أما نجم

( الشعرى اليمانية ) الأضخم من الشمس فسيغادر خط التتابع الرئيسى إلى مرحلة أخرى بعد

( 1.5 بليون سنة ) والله أعلم .

وقصة حياة نجوم السماء منذ ميلادها وحتى وفاتها من أغرب القصص فى الكون وتتجاوز كل تصور بشرى وقد اتضح لعلماء الفلك أنه بعد ميلاد النجم يتحرك إلى خط ( التتابع الرئيسى ) ويبقى هناك لفترة من الزمن ( ملايين السنين ) كنجم شاب مستقر .

وبعد أن يستنفد ما به من وقود يترك خط التتابع الرئيسى ليصبح عملاقا آخر ثم يتحول إلى قزم أبيض بعد أن يمر بعدة مراحل تطور أخرى ثم يموت .

التتابع الرئيسى وحقل النجوم :

إن معظم النجوم فى السماء يطلق عليها ( التتابع الرئيسى ) ومنها الشمس وهذه النجوم تقاوم العوامل التى تؤدى إلى تقلصها عن طريق استهلاك وقودها من الهيدروجين فى داخلها والعامل الحرج الذى يمكن أن يفرق بين النجوم المختلفة فى خط التتابع الرئيسى ( الكتلة ) فبعض النجوم مثل

( الشعرى اليمانية ) ويعد من النجوم الباهرة فى السماء ويعادل ( 2.2 ) قد تحتله الشمس وهو أشد حرارة وضوءا من الشمس ولمعانه ( 21 مرة ) قدر لمعان الشمس .

إن سطوع النجم فى خط التتابع الرئيسى يعتمد على كتلته ففى نجم ضخم ( كالشعرى اليمانية ) نجد أن قلبه يتحمل ثقل غلافه الخارجى عن طريق الاحتفاظ بضغط شديد ينتج عنه الحرارة المستمرة فى باطنه فإن النجم يحتفظ بطاقة حرارية أكثر من التى تتسرب إلى الفضاء ولهذا فإنه يطفىء بشكل باهر وعلى الفرن الذرى داخل النجم أن يتأجج حتى يتمكن من تعويض الطاقة المتسربة إلى الفضاء ويكون فى باطن النجم مجموعة من التفاعلات النووية فائقة السرعة .

أما فى نجوم التتابع الرئيسى الأقل كتلة فإن باطنها يكون أقل حرارة حيث إن ثقل الغلاف الخارجى المطلوب الاحتفاظ به أقل عبئا ومن ثم فالضغط أقل والحرارة أكثر انخفاضا وتكون التفاعلات النووية أكثر بطئا أو الطاقة الحرارية المتسربة للفضاء أقل فالنجم يشع كمية أقل من الضوء .

وهذا التصور لنجوم التتابع الرئيسى المختلفة فى الكتلة ودرجة اللمعان والحرارة لايبين بشكل واضح القصة الكاملة لتطور النجوم منذ الميلاد وحتى الموت .

فالنجوم توجد على خط التتابع الرئيسى طالما تكون قادرة على استهلاك وقودها من الهيدروجين فى باطنها ومع تحول الهيدروجين فى داخل النجم إلى هليوم فى المناطق المركزية فسينتهى بنفاد الوقود الهيدروجينى من داخل النجم وهنا يختلف ما يحدث للنجوم فالنجوم ذات الكتلة الضخمة والتى تتميز بالتفاعلات النووية السريعة سينتهى وقودها الهيدروجينى بأسرع من نجوم أخرى كتلتها أقل فالشمس ستبقى فى خط التتابع الرئيسى لمدة ( 5 بلايين سنة ) أما نجم ( الشعرى اليمانية ) وهو نجم أضخم من الشمس حوالى مرتين ونصف فسيغادر خط التتابع الرئيسى إلى مرحلة أخرى بعد

( 1.5 بليون سنة ) .

شكل ( هر ) :

وكان أول من لاحظ الفرق بين اللمعان ودرجة الحرارة الفلكى الدانمركى ( هيراتسبرانج ) والفلكى الأمريكى ( رسل ) وقد قام ( رسل ) فى عام ( 1913 ) بترتيب كل النجوم المعروفة فى شكل بيانى خاص فوضع كل نجم على بعد معين من طرف صفحة بناء على درجة حرارته والنوع الطيفى وعلى ارتفاع معين من طرف الصفحة حسب قدره المطلق .

وحيث أن اللمعان الحقيقى يعتمد على كل من درجة الحرارة والحجم فإن إدراج النجوم على شكل يمثل فيه اللمعان الحقيقى المحورى العمودى والنوع الطيفى المحورى الأفقى يعطينا فكرة عن أحجام النجوم فإذا تساوت درجتا حرارة نجمين فى النوع الطيفى واختلف حجماهما كان النجم الأصغر موجودا فى الشكل إلى الأسفل من النجم الأكبر لما للأول من مساحة مسطح صغيرة نسبيا وبالتالى فإن لمعانه منخفض عن الآخر وبنفس الطريقة نجد أنه إذا تساوى لمعان نجمين واختلف نوعاهما الطيفيان فإن النجم الأكبر يكون الأبرد .

وقد دهش ( رسل ) عندما وجد أن آلافا عديدة من النجوم التى حددها على الشكل وقعت ضمن خط صغير ( التتابع الرئيسى ) وإذا بدراسة آلاف النجوم تعطينا نقاطا منظمة مرتبة وإذا بالفوضى فى الرصد تعطينا فى جمهرة النجوم تنظيما واتضح أن الشمس عضو فى هذه المجموعة وتقع فى النصف الأسفل من التتابع الرئيسى .

ويتضح من شكل ( هر ) أن معظم النجوم تقع فى الشكل على شريط يمتد من أعلى الركن الأيسر حيث توجد أكثر النجوم سخونة وأشدها لمعانا حتى أسفل الركن الأيمن حيث تقع أبرد النجوم وأخفتها ضوءا وهذا هو شريط التتابع الرئيسى ويشمل معظم النجوم .

النجوم كرنفال ألوان :

هناك بعض النجوم التى لا يناسبها التتابع الرئيسى ومن هذه النجوم نوع بارد ولمعانه كبير وبالتالى فلا بد من وضع تلك النجوم فى الركن الأيمن الأعلى من الشكل ( هر ) وهذه هى النجوم فوق العمالقة وتحتها مباشرة توجد العمالقة وإلى أسفل فى الركن الأيسر توجد مجموعة من النجوم أقل لمعانا ولها درجات عالية نسبيا وحجمها صغير للغاية ولونها يميل إلى الأبيض ( الأقزام البيض ) وهى نجوم متقلصة لأن التفاعلات النووية التى تتم فى قلوبها قد توقفت أو كادت ولم يعد فيها من الطاقة ما يقاوم سحق الجاذبية إنها نجوم فى مرحلة الاحتضار وتعانى من سكرات الموت .

فإذا ما قارنا نجوم التتابع الرئيسى بالعمالقة والأقزام البيض لوجدنا أنه يوجد حوالى ( 100 نجم ) على خط التتابع الرئيسى فى مقابل كل قزم أبيض وربما نحو ( 10000 نجم ) على التتابع الرئيسى فى مقابل كل عملاق من النجوم .

وهناك نوع آخر من النجوم الباردة لا يظهر فى شكل ( هر ) وهى النجوم تحت الحمراء وقد وجد العلماء أن هذه النجوم تشع فى النطاق تحت الأحمر من الطيف الذى لا يمكن رؤيته بالعين البشرية

وأن لون النجم ينبىء عن درجة حرارة سطحه المشع فأكثرها حرارة هى النجوم الزرقاء والبيضاء المائلة للزرقة ثم النجوم البيضاء الخالصة أما النجوم البيضاء والمائلة للصفرة فأقل حرارة من الأنواع السابقة وتليها فى درجة الحرارة النجوم برتقالية اللون ثم تأتى فى النهاية النجوم الحمراء التى تعد أقل النجوم جميعا حرارة وكل درجات الحرارة تتعلق بأسطح النجوم أما بواطنها فتصل درجات الحرارة فيها إلى ملايين الدرجات وهى أفران كونية لافحة .

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

23 / 10 / 2015