وباء الفضاء

 

وباء الفضاء

من أعجب الظواهر الكونية المجموعة الغريبة من الأجرام الصغيرة التى تنتشر كمحيط بلا حدود بين كوكبى ( المريخ / Mars والمشترى / Jupiter ) وهى تستحق الدراسة خاصة بعد إطلاق التلسكوبات الفضائية كتلسكوب ( هابل / كيبلر / سبيتزر ) .

وإن الشريط من الكويكبات ( Asteroids ) يحظى بنصيب من عمليات الاستكشاف لا يقل عن نصيب أى كوكب من كواكب المجموعة الشمسية ( Solar System ) .

 

الفتات الكوكبى :

إن الكويكبات ( وباء الفضاء ) ضايقت العلماء أثناء عمليات تصوير الأجرام الفضائية البعيدة ولقد عرف مئات الألوف من الكويكبات تتراوح أحجامها بين ( 1 كم و 800 كم ) وإن الملايين من الكويكبات من الصغر بحيث لا يمكن رصدها .

وتدور الكويكبات فى مدار حول الشمس كمجموعة من الفتات الكوكبى عبارة عن أقزام سابحة فى الفضاء تسبب الحيرة فى تفهم طبيعتها ومما نشأت ومعظم الكويكبات صغيرها وكبيرها موزعة فى شريط كبير حول الشمس وليس التنظيم ككل هو الذى يتخذ له مدارا حول الشمس بل إن كل واحدة من الكويكبات له مداره الخاص به ويدور فيه حول الشمس كأنما لا يربطه بالمجموعة الشمسية ( Solar System ) أية رابطة ومن ثم يظهر الشريط من الكويكبات بشكل غير منتظم .

ويتزايد عدد الكويكبات فى إتجاه مركز الشريط ثم تقل كثرتها تدريجيا ولكن لا تبلغ درجة تكثفها فى أكثر المناطق ازدحاما حدا يعيق سفن الفضاء إذ من الممكن أن تمر خلالها عشرات المرات دون أن تصادف كويكبا واحدا .

وقد اكتشفت الكويكبات عندما اتضح من الدراسات الفلكية أن المسافة بين مدارى ( المريخ )

( Mars ) و ( المشترى / Jupiter ) تبدو غريبة تتعارض مع التوافق القائم بين أبعاد الكواكب الأخرى فى المجموعة الشمسية ( Solar System ) وفى هذا الموقع الذى يتميز بعدم التناسق الهندسى لنظام المجموعة الشمسية اكتشف شريط الكويكبات لأول مرة عام ( 1801 )

وإن عدم الانتظام فى مدارات الكويكبات التى تبدو كأقزام فضائية فما احتمال حدوث اصطدامات بسبب تقاطع مدارات الكويكبات بمدارات الكواكب الكبرى فإنه ليس من المستبعد أن تحدث الاصطدامات فى وقت ما كما حدث منذ نحو ( 65 مليون سنة ) عندما اصطدم كويكب بكوكب الأرض / Earth مما أدى لحدوث دمار أدى لانقراض الديناصورات .

إلا أن القوانين الفلكية ترجح أن تقع الاصطدامات نادرا إذ أن تحركات الكواكب الكبرى ( الأرض

المريخ / المشترى / زحل ) ( Earth – Mars – Jupiter – Saturn ) لا تحدث جميعها فى مستوى واحد كما أن مدار أى كويكب لا يقع فى مستوى مدار كوكب الأرض أو فى مستوى مدار أى كوكب آخر وإذا حدث واقترب كويكب فى مداره من الأرض فإنهما لن يتقابلا إلا نادرا بل سيمر الواحد منهما فوق الآخر بمسافة هائلة ولا توجد وسيلة لتجميع المعلومات عن الأقزام السابحة فى الفضاء ( الكويكبات ) بين كوكبى المريخ / Mars و المشترى / Jupiter إلا بتجميع فتات الحقائق عن طريق الأرصاد الدائمة بواسطة التلسكوبات الأرضية والفضائية .

الأقزام الغامضة :

إن أول مشكلة تقابل علماء الفلك فى دراسة الكويكبات مدى الصعوبة فى محاولة دراسة أشكال الأجسام الفضائية الصغيرة ومعرفة تكوينها فإن أى جسم فى الفضاء يبلغ حجمه وكثافته قدرا معينا لا بد وأن يتخذ شكلا كرويا بتأثير عوامل الجاذبية الذاتية فتتشكل أركانه وسطحه ثم تعمل قوى الجاذبية الطبيعية فيه على تحطيم الأطراف البارزة وجذب فتاتها للأماكن الغائرة وتعمل تدريجيا على استدارة الحواف الحادة حتى يصبح الجسم الفضائى كروى الشكل .

أما بالنسبة للكويكبات لأنها صغيرة الحجم فإنها لا تمتلك من قوى الجاذبية ما يمكنها من التغلب على قوى الشد فيها فهناك كويكبات مربعة أو مدببة أو مثلثة أو مستطيلة أو على أى شكل آخر

وجدت عليه منذ تكونها .

وتوجد بعض الكويكبات بأشكال غير منتظمة كما أن أسطحها غير مستوية فالأجسام الفضائية تعكس الضوء بشكل يختلف عن باقى الأجرام الفضائية فبينما يعكس بعضها الضوء الساقط عليها بشدة فالبعض الآخر منها لا يعكس إلا الضوء الخافت بحيث لا يكاد يرى .

وتتوقف قوة انعكاس الضوء من فوق سطح الكويكب الذى ليس له غلاف جوى على تركيب المواد المكونة للسطح وعلى لونه فنجد أن السطح المغطى بطبقة من الجليد قادر على عكس الضوء الساقط عليه بدرجة أكبر من سطح مسامى من الصخر الأسود .

إن بعض الكويكبات تعكس الضوء الشديد لا يتناسب مع أحجامها بدرجة اعتقدوا معها بأنها مغطاة بطبقة من الجليد بينما شوهدت أخرى تعكس الضوء الخافت مما دعاهم للاعتقاد بأن سطوحها تتكون من صخور مسامية لا تعكس الضوء أو أنها على درجة من الوعورة بحيث لا تعكس سطوحها الضوء فى الاتجاهات المناسبة ليمكن رصدها .

 

تكوين الكويكبات :

ما هى كيفية تكون الأقزام الفضائية ( الكويكبات ) ؟

إن الأجسام الفضائية الصغيرة ما هى إلا فتات لكوكب هائل انفجر فإن كوكبا كان موجودا بين كوكبى المريخ والمشترى وكان شبيها بهما ثم حدث انفجار بسبب كونى مجهول حطم الكوكب لقطع متناثرة أصبحت كويكبات تدور فى شريط غير منتظم حول الشمس .

فمهما يكون أصل الأقزام السابحة فى الفضاء ( الكويكبات ) فنعلم القليل عن المادة التى يتكون منها كوكب الأرض / Earth فما هى إلا قطع من الصخر والمعادن المختلفة من كل الأحجام .

 

رءوف وصفى  تنقيح / أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف   16 / 3 / 2022

 

 

 

نصف قطر شفارز شيلد

 

نصف قطر شفارز شيلد

إن النجم النيوترونى الميت على الرغم من كثافته وثقله الخرافى حيث يبلغ وزن السم المكعب الواحد منه ( 100 مليون طن ) ولو مد طوله لبلغ حوالى ( 10 كم ) وهذا لا يقاس بالثقب الأسود فالثقب الأسود أكثر كثافة وأثقل وزنا وأعظم انضغاطا وأقل حجما من النجم النيوترونى بعدة مرات فإن الأجسام الكروية الصغيرة ذات الكثافة العالية فإذا كانت الشمس الذى يبلغ نصف قطرها

( 700000 كم ) وتم ضغطها دون أن نخفض من كتلتها فإن أشعتها ستجد صعوبة أكثر فى الانطلاق منها وعندما يتقلص نصف قطر الشمس لحد معين فإن الضوء لن ينطلق منها على الاطلاق وعن طريق معادلة ( نصف قطر شفارز شيلد ) فإذا أخذنا الشمس فإذا أصبح نصف قطر الشمس حوالى ( 3 كم ) فلن ينبعث منها أى ضوء وتصبح ثقبا أسود .

وعندما يصبح نصف قطر النجم أقل من نصف القطر الحرج ( حد شفارز شيلد ) تصبح قوى الجاذبية المسيطرة على جميع أنواع القوى الأخرى وتكون العامل الذى يقوم بسحق المادة الموجودة داخل النجم المنهار .

 

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

16 / 3 / 2022

مصادم الهادرونات الكبير

 

مصادم الهادرونات الكبير

تتكون نواة الذرة من نوعين من الجسيمات ( البروتونات موجبة الشحنة / النيوترونات متعادلة الشحنة ) ولا تزال الأنوية تنتج فى النجوم كما أن الجسم البشرى مكون من ذرات حيث أن ( الإلكترونات سالبة الشحنة ) جسيمات أولية أى ليست مكونة من أجزاء أصغر منها أما البروتونات والنيوترونات فإنها تتكون من جسيمات أصغر منها ( الكواركات ) والكواركات عدة أنواع : 1 ) كوارك فوق   2 ) كوارك تحت  3 ) كوارك يمين   4 ) كوارك شمال  5 ) كوارك أعلى  6 ) كوارك أسفل

حيث نصل لمقياس لا يمكن تخياه فى حدود ( 10 : 15 سم ) حيث أن الجسيمات الأولية خلقت فى أجزاء اللحظات الأولى بعد الانفجار العظيم ( Big Bang ) منذ ( 13.7 مليار سنة ) .

وفى ( سيرن ) مختبر فيزياء الجسيمات الأوروبى حيث تم تشييد جهاز ( مصادم الهادرونات الكبير ) الذى سوف يعيد التوهج الحرارى لفجر الخليقة وكيف جاءت المادة وماهيتها وكيفية تفاعل الكواركات والإلكترونات والجسيمات الأولية وتوجد ( 4 قوى ) أساسية فى الطبيعة هى :

1 ) الجاذبية   2 ) الكهرومغناطيسية   3 ) القوة النووية القوية    4 ) القوة النووية الضعيفة

وهذه القوى المؤثرة فى مكونات الذرة ويعتبر مصادم الهادرونات الكبير نتيجة تطور المعجلات التى تحطم الجسيمات بطاقات عالية وتطلق سيلا من الجسيمات الغريبة التى تكشف عن حركتها الكونية كمسارات درامية فى أجهزة الكشف حيث اكتشف

بوزون هيجنز عام ( 2012 ) .

 

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

6 / 3 / 2022

دوران الثقب الأسود واختفاء المادة

 دوران الثقب الأسود واختفاء المادة

إن تاريخ نشوء الثقب الأسود من نجم ضخم منهار فهو تقلص داخلى مروع مع تكوين أفق حدث فعندما يستهلك النجم وقوده النووى فى باطنه ينهار على نفسه بسرعة هائلة تبلغ أجزاء من الثانية وعندئذ يسقط داخل أفق الحدث الخاص بالثقب الأسود وقبل التقلص الداخلى قد يكون النجم دائرا حول نفسه ويكون من المتوقع أن يتسارع الدوران كلما زاد الانهيار والدوران يسبب فقدا لنسبة كبيرة من مادة النجم المنهار فى الفضاء ولو فرض وجود أى نتوءات فى النجم فيبدو أنها لن تترك أثرا ورائها عندما يتكون أفق الحدث وتختفى مادة النجم وراءه داخل المجهول ( التفرد ) أو عبر نفق كونى لثقب أبيض ( كوازر ) واختفاء المادة داخل الثقب الأسود أمر غريب ويناقض القوانين الطبيعية المألوفة والمعروفة فوق كوكب الأرض وأحد تلك القوانين الذى يتعلق باختفاء البروتونات والنيوترونات داخل الثقب الأسود فالبروتونات والنيوترونات تتجمع عادة معا لتكون نواة الذرة وفوق الأرض فإن نوى الذرات تحفظ نفسها جيدا ضد التحلل ولكن إذا دخلت الذرات لثقب أسود تصبح ممتلكة لطبيعة نووية خاصة بالنسبة لمشاهد خارج أفق الحدث فلا تصير مادة إذ تختفى الشحنات وتنهار التراكيب الذرية وتتلاشى الفراغات وتتلاحم الجسيمات .

فلا بد من الاستعداد لمواجهة فروق كثيرة وجوهرية بين العالم المألوف والمكان الرهيب حيث يقف الزمن جامدا ويتعانق الوجود والعدم .

فالثقب الأسود الذى يدور يختلف اختلافا كبيرا عن ثقب أسود لا يتحرك فأفق الحدث يوجد فى الثقوب السوداء الدوارة وإن كان فى هذه الحالة أصغر مساحة من الذى يتكون فى الثقوب السوداء الثابتة ويتناسب مقدار صغر أفق الحدث طرديا مع سرعة دوران الثقب الأسود .

 

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

16 / 1 / 2016

انحناء الفضاء

 

انحناء الفضاء

تترك الثقوب السوداء بصماتها مجمدة فى منحنى الفضاء ( Curvature of Space ) خارج أفق الحدث أى الحدود مع العالم الخارجى وبوسع الثقوب السوداء بجاذبيتها المروعة التى تفوق كل تصور أن يلوى الفضاء ويثنيه من حوله فالفراغ المحيط به يتكون وينحنى على نفسه .

إن الفراغ الملوى أو الفضاء المنحنى فالنظرية النسبية العامة ( 1915 ) لاينشتين تنبأت به وثبت صحته فى بعض الظواهر الكونية فإن الفضاء المنحنى فإن الشعاع من الضوء قد يغير مساره المستقيم حسب قوانين الفيزياء الأرضية وانحنى والتوى حول شىء ما فى الكون .

إن الانحناء فى الفضاء يمكن التعرف عليه بالطريقة التى تتأثر بها مدارات سقف الفضاء أو الكويكبات والكواكب .

يظهر الفضاء غير المضطرب حول الأرض مقوسا كما هو حول الثقوب السوداء Black holes

وإن لم يكن بنفس شدة الانحناء .

فإن مسار سفن الفضاء فى عمق الكون فقد لوحظ أن مسارها قد انحرف فجأة فإذا لم يكن هناك أى نجم أو سحابة كونية أو مادة بقربها يمكن أن تسبب الانحراف عن الطريق فالسبب الثقوب السوداء .

 

 

رؤوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

23 / 8 / 2015

النفق الكونى والثقب الأبيض

 

النفق الكونى والثقب الأبيض

امتدادا لنظرية الثقوب السوداء فعن طريق وضع تصورات نظرية ونماذج رياضية لتفسير بعض الظواهر الكونية الغامضة وإن وجود تدفقات كونية تأتى للكون المرئى من كون آخر مجهول غير معروف .

فالمادة التى تختفى فى داخل ثقب أسود دوار تنتقل لكون آخر عن طريق النفق الكونى وتنبثق فى شكل متدفق كونى ( الثقب الأبيض ) والثقب الأبيض هو عكس الثقب الأسود فبينما تختفى المادة وتفقد كل خصائصها داخل مركز الثقب الأسود ( التفرد ) فإنها تندفع خلال النفق الكونى لتنبثق من جديد بشكل مختلف فى الكون الآخر بشكل ثقب أبيض .

وعن طريق محاولة وجود صلة ما بين مجرات معينة وبين أشباه النجوم ( الكوازرات ) وأنه ربما تكون منطلقة منها فقد تم ملاحظة أن بعض أشباه النجوم تبدو أخفت من رفيقاتها حتى أن تألقها يبلغ حوالى ( 1 / 100 ) من تألق المجرة المصاحبة لها فإن الكوازرات الباهتة تصدر كمية مذهلة من الطاقة ويوجد نوعين من الكوازرات يمكن أن يتطوروا إلى مجرات فالأكثر ضياء تتحول لمجرات هائلة أما الأقل ضياء فيمكن أن تتطور إلى مجرات قزمة وإن الكوازرات هى متدفقات كونية أو ثقوب بيضاء فالمادة التى تنتجها تكون شديدة النشاط وتنطلق بقوة مروعة وهذا تفسير معقول لمشكلة الطاقة الغامضة التى تمد أشباه النجوم ( الكوازرات ) بذلك النشاط الجبار وهى على بعد ( آلاف الملايين ) من السنوات الضوئية .

 

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

14 / 3 / 2017

 

المادة لمظلمة الباردة والساخنة

 

المادة لمظلمة الباردة والساخنة

إن المادة المظلمة الباردة والساخنة ربما تكون ( النيوترينوات ) التى تكون المادة المظلمة الغامضة التى تغطى معظم الكون إذ أنه فى حالة المادة المظلمة ساخنة ( Hot ) حيث تسير الجسيمات دون الذرية بسرعة الضوء أو قريبة منها مما يؤدى لحدوث تشكيل المجرات من القمة إلى القاعدة ( Top Bottom ) وإن العناقيد المجرية المكونة من الغازات والنيوترينوات لابد أنها تشكلت ثم تفتت لمجرات عادية فالذى تم رصده فى الكون يؤدى لاستبعاد كون المادة المظلمة ساخنة ( Hot ) .

فلقد تأكد الفلكيون أن المجرات موغلة فى القدم بينما العناقيد المجرية حديثة التكوين فإن المادة المظلمة ( باردة / Cold ) وأنها تتكون من الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل

( WIMPS ) الثقيلة أو الأكسيونات ( Axions ) الخفيفة من القاعدة إلى القمة

( Bottom Top ) فالمجرات تكونت أولا ثم اقتربت من بعضها البعض لتشكل العناقيد المجرية ولقد استخدم علماء الفيزياء الكونية الكمبيوترات لمحاكاة تكوين المجرات فى الكون بكل ما فيه من جسيمات دون ذرية للمادة المظلمة الباردة أو الساخنة حيث أعطت البرامج التى استخدمت المادة المظلمة الباردة صورة لتوزيع المجرات فى الكون .

أما البرامج المعتمدة على المادة المظلمة الساخنة فقد توصلت لتشكيل كتل غريبة من المجرات لا تشبه أى أجرام سماوية .

فإن المادة المظلمة سواء كانت باردة أو ساخنة تؤدى لفهم حجم وشكل وكتلة المجرات بجزر الكون الكبرى وتركيب بنية الكون ومصيره النهائى حيث أن ( 90 % ) من مادة الكون مادة مظلمة .

 

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

16 / 3 / 2022

 

المادة المظلمة الباردة والساخنة

 

المادة المظلمة الباردة والساخنة

إن المادة المظلمة الباردة والساخنة ربما تكون ( النيوترينوات ) التى تكون المادة المظلمة الغامضة التى تغطى معظم الكون إذ أنه فى حالة المادة المظلمة ساخنة ( Hot ) حيث تسير الجسيمات دون الذرية بسرعة الضوء أو قريبة منها مما يؤدى لحدوث تشكيل المجرات من القمة إلى القاعدة ( Top Bottom ) وإن العناقيد المجرية المكونة من الغازات والنيوترينوات لابد أنها تشكلت ثم تفتت لمجرات عادية فالذى تم رصده فى الكون يؤدى لاستبعاد كون المادة المظلمة ساخنة ( Hot ) .

فلقد تأكد الفلكيون أن المجرات موغلة فى القدم بينما العناقيد المجرية حديثة التكوين فإن المادة المظلمة ( باردة / Cold ) وأنها تتكون من الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل

( WIMPS ) الثقيلة أو الأكسيونات ( Axions ) الخفيفة من القاعدة إلى القمة

( Bottom Top ) فالمجرات تكونت أولا ثم اقتربت من بعضها البعض لتشكل العناقيد المجرية ولقد استخدم علماء الفيزياء الكونية الكمبيوترات لمحاكاة تكوين المجرات فى الكون بكل ما فيه من جسيمات دون ذرية للمادة المظلمة الباردة أو الساخنة حيث أعطت البرامج التى استخدمت المادة المظلمة الباردة صورة لتوزيع المجرات فى الكون .

أما البرامج المعتمدة على المادة المظلمة الساخنة فقد توصلت لتشكيل كتل غريبة من المجرات لا تشبه أى أجرام سماوية .

فإن المادة المظلمة سواء كانت باردة أو ساخنة تؤدى لفهم حجم وشكل وكتلة المجرات بجزر الكون الكبرى وتركيب بنية الكون ومصيره النهائى حيث أن ( 90 % ) من مادة الكون مادة مظلمة .

 

 

رءوف وصفى

القطب المغناطيسى الأحادى / لغز فزيائى

 القطب المغناطيسى الأحادى / لغز فزيائى

تتوقع نظريات التوحيد العظمى ( الأوتار الفائقة ) فى الفيزياء أن جسيمات عالية الكتلة صدرت اثناء الانفجار الأعظم ( Big Bang ) الذى بدأ به خلق الكون وأن القليل من الجسيمات عالية الكتلة ما يزال باقيا فى الكون فهى تشبه حفائر العصور الغابرة وفى أحيان نادرة يسقط أحد الجسيمات الثقيلة على الأرض فيما يسقط من الأشعة الكونية ( Cosmic Radiation ) والقطب المغناطيسى الأحادى ( Magnetic Monopole ) أقل الأشباح تناقضا إذ أنه جسيم يحمل وحدة واحدة من الشحنة المغناطيسية ( قطب مغناطيسى معزول ) .

 

نظريات التوحيد الظمى والأقطاب الأحادية ( الأوتار الفائقة ) :

إن المغناطيس له قطبان شمالى وجنوبى فمحاولة فصل كل منهما على حدة فسينتج مغناطيسيين صغيرين كل له قطبان شمالى وجنوبى ولن يتم الحصول على قطب شمالى وحيد وآخر قطب جنوبى وحيد فهناك سببان لذلك :

1 ) توقع نظريات التوحيد العظمى وجود الأقطاب المغناطيسية الأحادية بكتلة تبلغ حوالى ( 100 مليون من جم ) أو وزن بكتيريا صغيرة .

وقد يتفاعل القطب الأحادى مع الجسيمات الأخرى ويستطيع بصفة خاصة أن يسرع من إنحلال البروتون (  Proton Decay ) ويسهل من حدوثه فى المادة التى يتخللها وتشير الحسابات فلو أمكن بهذه الطريقة تحويل كل كتلة البروتون لطاقة فإن واحدا من ذى القطب الأحادى يمكنه أن يطلق طاقة بكل جرام من المادة تزيد آلاف المرات عما ينتج من الاندماج النووى وقد يكون من الصعب إيقاف القطب المغناطيسى الأحادى الذى يمكنه نظريا اختراق كوكب الأرض دون أن يفقد الكثير من الطاقة ويمكنه اختراق مادة النجوم النيترونية الثقيلة والتهامها .

 

الملفات فائقة التوصيل :

إن عام ( 14 / 2 / 1982 ) صدرت إشارة غامضة من كاشف صغير فالاشارة بعثت بالاهتمام الحالى بالأقطاب المغناطيسية الأحادية .

وقد حدثت فى ملف فائق التوصيل من مادة ( النيوبيوم ) محاطا بدرع مغناطيسى يبلغ سمكه

( 5 سم ) فلو مرت شحنة مغنطيسية خلاله فسوف يصدر تيارا يمر عبر الملف ولأن الملف فائق التوصيل يسمح بمرور التيار الكهربائى بسهولة دون أية مقاومة فإن التيار سوف يستمر ويبقى .

 

الانفجار الأعظم والأقطاب الأحادية :

إن التوصل لنظريات التوحيد العظمى فإن الأقطاب المغنطيسية الأحادية ليست البقايا الوحيدة من الجسيمات دون الذرية فى الكون السحيق التى حدثت نتيجة الانفجار الأعظم منذ نحو 13.7 بليون سنة عندما خلق الكون .

فالجسيمات دون الذرية مكونة من الكواركات فالكواركات تبدو كما لو كانت خفيفة الوزن بداخل البروتون إلا أنها ثقيلة عندما تكون حرة .

فالتضاد نتاج القوة النووية الشديدة فإطلاق الكواركات الحرة فى المختبرات فعن طريق وجود طاقة كافية فى الانفجار الأعظم .

ووجود طاقة كافية فى بعض المنظومات النجمية الموجودة فى الكون السحيق التى مكنتها من إصدار الكواركات الحرة والتى قد تصل للأرض عبر الأشعة الكونية .

 

رءوف وصفى

 

الطيف المرئى

 

الطيف المرئى

تمكن ( اسحاق نيوتن ) من إحداث قوس قزح فى مختبره عام ( 1666 ) حيث أمر شعاعا ضوئيا فى منشور زجاجى فخرج الضوء وقد تفرق إلى هذه الألوان وتسمى مجموعة الألوان التى يتفرق إليها الضوء بالطيف المرئى ويفسر حدوث هذا الطيف بأن الضوء القادم من الشمس أو من أى مصدر ضوئى آخر يتكون من موجات ذات ترددات مختلفة أى عدد الذبذبات الحادثة فى الثانية الواحدة وتسير هذه الترددات بسرعة واحدة فى الفضاء ولكن تختلف سرعة كل منها عن الأخرى عندما تمر فى وسط أكثف من الهواء فتنكسر وتخرج فى مجموعات طبقا لتردداتها وتردد الموجة هو فى الحقيقة الذى يحدث فى العين الإحساس بالألوان .

ولقد تطورت طرق قياس الطول الموجى ومن ثم الترددات للأضواء المنبعثة من المصادر المختلفة بواسطة جهاز المطياف أو جهاز التحليل الطيفى فقد وجد أن العناصر عندما تتوهج وهى فى حالتها الغازية تبعث بإشعاعات تتركب من مجموعات محددة من الترددات مميزة لها ولكل عنصر تردداته الخاصة به وقد هيأت هذه الظاهرة طريقة سهلة ودقيقة للتعرف على النجوم التى نجهل تركيبها لأنها تبعد عنا مسافات شاسعة فى الفضاء فالضوء ليس رسولا ينقل لنا الصورة العامة للأشياء بل إنه ينقل إلينا تفصيلات تركيبها وحركاتها .

فلم تعد النجوم مجرد نقاط صغيرة متوهجة من الضوء بل أجراما فضائية لها مميزاتها التى تنفرد بها ومع ازدياد كفاءة الأدوات المستخدمة فى تحليل الضوء أصبح علم التحليل الطيفى فرعا لا غنى عنه من فروع الفلك وقد بنيت على اكتشافات الفرع العديد من النظريات الحديثة عن الكون .

ومن دراسة أطياف الأضواء الصادرة من النجوم استطاع علماء الفلك أن يتبينوا أنها تحوى نفس العناصر المعروفة لنا على الأرض كالحديد والكالسيوم والمغنسيوم والهيدروجين والصوديوم .

رءوف وصفى  تنقيح / أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف   16 / 3 / 2022

الرنينيات

 

الرنينيات

إن معظم الجسيمات دون الذرية لها عمر قصير ومنظور والجسيم دون الذرى الذى يتحرك بسرعة الضوء يسير لبضعة مليمترات ويكون عمره نحو ( 10 / 11 ث ) .

ويتم رؤية مسار الجسيم دون الذرى بوضوح عند تكبير الصورة الملتقطة من داخل المصادمات

( مصادم الهدرونات الكبير ) ولكن عددا كبيرا من الجسيمات دون الذرية عمرها أقصر من ذلك بملايين المرات وليس لها مسارات مرئية فى أجهزة الاكتشاف .

واستنتج علماء الفيزياء وجودها من الجسيمات دون الذرية التى تنتج من انحلالها وتكون أطول منها عمرا وإن الجسيمات دون الذرية ذات العمر القصير جدا ( الرنينيات ) (                    )

وتكون فترة عمرها فى حدود ( 10 / 23 ث ) ولتوضيح المقياس المتناهى الصغر فإن الفترة التى طولها ( 10 / 23 ث ) إذا قورنت بفترة ( 1 / مليون ث ) تكون كمقارنة ( 1 / مليون ث ) بفترة طولها ( 1000 عام ) .

إن الرنينيات لا تترك مسارات مرئية لأنه حتى إذا تحركت بسرعة الضوء فلن تستطيع التحرك بأكثر من قطرها فمن المستحيل الاعتقاد بوجود شىء يموت قبل أن يتحرك من مكان مولده حتى لو سار بسرعة الضوء ولقد اكتشفت ( الرنينيات ) فى أوائل الخمسينات من ( ق / 20 ) .

وقد استنتج علماء الفيزياء وجود الرنينيات بحساب طاقات وزوايا ومسارات الجسيمات دون الذرية فإن الرنينيات موجودة لأن البروتون وجسيمات أخرى كالنيوترون والالكترون والبوزيترون مكونة من جسيمات أصغر ( الكواركات ) وبنفس الطريقة التى تعيد بها الالكترونات تنظيم نفسها داخل الذرة تحدث حالة رنين للذرة وتؤدى الكواركات فى حالة رنين الجسيمات دون الذرية المكونة منها .

إن الجسيم دون الذرى الرنينى يكون غير مستقر لا يزيد عمره على ( 10 / 23 ث ) بحيث يضمحل بتفاعل شديد متحولا لجسيمات دون ذرية قد تكون غير مستقرة .

أما منسوب الرنين فهو منسوب لطاقة الذرة تعود منه لحالتها الطبيعية بإشعاع الطاقة الزائدة ويطلق على الذرة فى هذه الحالة أن الذرة فى حالة رنين .

 

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

16 / 3 / 2022

التفرد

 

التفرد

التفرد مصطلح يعنى الشىء الذى لا مثيل له .

التفرد فى الثقب الأسود أو مركز الثقب الأسود فما الذى يوجد فى مركز الثقب الأسود ؟ بافتراض أن سفينة فضاء قد اجتازت أفق الحدث إلى داخل الثقب الأسود فتزداد قوى تيارات المد والجذب الهائلة حتى أنها تسحق قبل أن تصل إلى المركز .

وتقدم النظرية النسبية العامة لآينشتاين فكرة عما يوجد فى مركز الثقب الأسود تلك المنطقة الرهيبة التى تحوى من الظواهر ما لا يصدقه عقل ففى هذا المركز تتراكم كل مادة الثقب الأسود حيث ينعدم الحجم ويصبح مساويا للصفر وتكون كثافته غير محدودة وتيارات المد والجزر لا نهائية وأفق الحدث  ( حدود الثقب الأسود ) ليس له أى تأثير على الفضاء الخارجى طالما أن أى شىء يدخله لن يخرج منه مطلقا وهذا ينطبق على عمق الثقب الأسود فهو معزول عن الكون بواسطة أفق الحدث .

وكل ما يسقط فى الثقب الأسود يفقد هويته مهما كان نوع المادة المسحوقة فى ذلك المكان الغريب من الكون ( الثقوب السوداء ) حيث لا تسود أية قوانين فيزيائية معروفة .

ففى الثقب الأسود لا يمكن تمييز أى مادة حيث إن المادة تتكون من جزيئات وذرات تفصلها فراغات ولكن فى تلك الثقوب السوداء تختفى كل صفات المادة وحتى لا توجد موجات أو طاقات لأن هذه الموجات أو الطاقات تنبعث من المادة إذا أثيرت بعوامل ومجالات معينة فلا يوجد فى مراكز الثقوب السوداء سوى العدم والسكون والصمت القاتل .

 

التاو الجسيم العجيب

 

التاو الجسيم العجيب

بينما كان علماء فيزياء الجسيمات مهتمون باكتشاف التماثل بين ( 4 ) أنواع من الكواركات ( قمة وقاعدة وغريبة وفتنة ) وال ( 4 ) لبتونات ( الكترون وأنينوترينوالكترون وميون ونيوترينوميون ) حيث اكتشفت نفس التجربة التى أمسكت أول خيط للكوارك فتنة ضعيفا غير متوقع خارقا للطبيعة

( التاو ) الذى هو لبتون يحمل شحنة كهربائية وهو أثقل بكثير من الالكترون والميون حيث أن كتلته ضعف البروتون و( 20 ضعفا ) للميون و ( 4000 ضعف ) الالكترون ويعتبر قانون الفيزياء الذى يحدد معنى هذه الأعداد الغريبة إحدى المحيرات العظيمة فى علم فيزياء الجسيمات وهذا الجسيم

( التاو ) مثل الالكترون والميون يحمل شحنة سالبة فإن التاو المضاد يحمل شحنة موجبة .

ولا يتأثر التاو بالقوة القوية ولكنه يدخل فى التفاعلات الكهرومغناطيسية والقوة الضعيفة كما أنه يشارك النيوترينوات المميزة للالكترون والميون كما يشارك تاو نوع ثالث ( نيوترينوتاو ) فيكتمل عدد اللبتونات لتصبح ( 6 )

عندما يصطدم الكترون والكترون مضاد ( بوزيترون ) بمقدمتهما ويتلاشيان يستطيعان أن يكونا مادة جديدة بشرط أن تكون كمية الطاقة الكلية كافية لخلق الجسم المضاد المناسب مع الجسيم الجديد .

وإذا كان مجموع الطاقة ( 3.6 بليون الكترون فولت ) فيمكن أن تخرج تاو وتاو مضاد فى اتجاهين متضادين ويضمحل تاو السالب إلى الكترون موجب واثنين نيوترينوات ويحدث ذلك بنسبة نحو 4 %

وبدلا من ذلك ينتج تاو وتاو مضاد وميون سالب والكترون مضاد ( بوزيترون ) بالإضافة إلى عدد من

النيوترينوات غير المرئية وتعد هذه التفاعلات مميزة جدا لأن الالكترون والبوزيترون ينهاران ولكن الكترون وميون أو ( بوزيترون وميون ) يخرجان من هذا الانهيار .

 

البيون

 

البيون

إحدى طرق دراسة الجسيمات دون الذرية فهز الإلكترونات يطلق إشعاع كهرومغناطيسى وهى الطريقة التى تصدر بها الموجات الراديوية حيث تتذبذب الإلكترونات فى أطوال موجية معينة وتنطلق الموجات عندما ينقطع المجال الكهربى المحيط بالإلكترون المشحون .

ما الذى يحدث عندما نهز البروتون بدلا من الإلكترون ؟ إن قطع هدوء بروتون فى حالة سكونية يتسبب فى إطلاق ومضة من الإشعاع يتكون من جسيمات دون ذرية ( بيونات ) عندما ينقطع مجال القوة النووية اللازم للبروتون وكلما زادت طاقة القطع زاد عدد البيونات التى تصدر وهكذا يظهر العديد من البيونات التى تنطلق أثناء الاصطدام العنيف بين بروتون نشط وآخر فى حالة سكونية .

إن التصادمات التى تحدث بين الإشعاع الكونى وطبقات الجو العليا ينتج عنها بيونات موجبة وسالبة ومتعادلة بأعداد هائلة والبيونات جسيمات دون ذرية غير مستقرة وتتلاشى بسرعة مذهلة فهى التى تكون غالبية الإشعاع الكونى بالقرب من مستوى البحر .

وتتلاشى الجسيمات دون الذرية عبر واحد أو أكثر من القوى الأساسية ( الجاذبية / الكهرومغناطيسية / القوة النووية القوية / القوة النووية الضعيفة ) ودائما تتلاشى لجسيمات دون ذرية أخف وبما أن البيون أخف الجسيمات دون الذرية التى تتعرض للقوة النووية القوية فلا يمكن أن يدخل لجسيمات دون ذرية أخف تحت تأثير القوة النووية القوية .

وقد تصبح البيونات جسيمات دون ذرية مستقرة إذ لم تتعرض للقوى الكهرومغناطيسية والقوى الصنعية الأخرى فتسرع وتسبب تحلل البيونات .

وتكون البيونات داخل النواة ستارا غير مرئى بين البروتونات والنيوترونات لتربطهما ببعضهما البعض وعندما تصطدم الجسيمات النووية المتواجدة بتأثير طاقة عالية .

 

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

8 / 5 / 2016 

 

البذور الكونية

 

البذور الكونية

إن فكرة نظرية الأوتار الفائقة قد لاقت قبولا لدى العلماء الفيزيائيين فى أثناء محاولتهم تفسير من أين جاءت البذور الكونية التى نمت منها المجرات جزر الكون الكبرى .

وهناك لغزان أساسيان عن المجرات هما كيف تكونت المجرات المنفردة ؟ ولماذا تتجمع المجرات مع بعضها البعض فى عناقيد هائلة ؟

وتطرح نظرية الأوتار الفائقة إذ يقدر علماء الفلك بأنه فى العشرة آلاف سنة الأولى من عمر الكون كانت تسوده الأوتار الفائقة والإشعاعات والجسيمات دون الذرية كالكواركات وعندما هبطت درجة الحرارة بدأت أنشوطات الأوتار الفائقة فى اجتذاب سحب الغازات والمادة المظلمة والاحتفاظ بها ويمكن أن تكون المجرات المنفردة قد تكونت حول أنشوطة صغيرة بينما اجتذبت أنشوطة أكبر عددا من المجرات لتكوين شكل عنقود مجرى فاذا كانت المجرات قد تكونت بالفعل حول أنشوطة من الأوتار الكونية فعندئذ لا تكون المجرات إلا مجرد محددات لتوضيح إن كان الوتر الكونى يوجد عادة وتعود أهمية ذلك إلى أن أجزاء طويلة من الوتر الكونى لن تكون فى شكل خطوط مستقيمة فانها تشكل منظومة شديدة التعقيد يعبر فيها وتر كونى من أعلى ثم يشتبك مع الأوتار الأخرى وتتحرك ذبذبات الأوتار المتشابكة لأعلى ولأسفل بسرعة الضوء وحيثما تعبر الأوتار الكونية فانها تتمزق ثم تتصل مرة أخرى ولأن الكتل الهائلة كأنشوطات الأوتار الكونية ذات طاقة مهتزة مروعة بسرعة الضوء فانها يجب أن تشع الطاقة للخارج فى شكل موجات جاذبية طبقا لنظرية النسبية العامة لآينشتاين .

رءوف وصفى   تنقيح / أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف   16 / 3 / 2022

 

الاستمطار الحمضى

 

الاستمطار الحمضى

تأتى الحروب البيئية من أجل السيطرة على الموارد العالمية واستخدام الحروب البيئية لتعديل المناخ فى مختلف أنحاء العالم مما يؤدى لزعزعة استقرار المنظومة الزراعية والبيئية وتغيير المجالات الكهرومغناطيسية الطبيعية كما يمكن للحروب البيئية وهى إحدى أسلحة الدمار الشامل أن تحدث زلازل وفيضانات وانهيارات أرضية وأمطارا حمضية وعواصف وفيضانات مدمرة وكل الظواهر تكون اصطناعية متعمدة وليس مجرد ظواهر طبيعية ومن أخطر أسلحة الحروب البيئية

( الاستمطار الحمضى ) ويقصد بالاستمطار الحمضى حقن السحب بمواد كيميائية لاحداث أمطار اصطناعية فى المناطق الجافة ولكن قد يتم اضافة مواد كيميائية ضارة بهدف اسقاط أمطار حمضية ومن أخطر ما تحدثه الأمطار الحمضية للبيئة تدمير النباتات والبحيرات والأنهار والبحار والمحيطات وما تحتويه من كنوز طبيعية كما تسبب عمليات تآكل شديدة فى المنشآت الحجرية والمعدنية والتماثيل الأثرية .

وتتكون الأمطار الحمضية الاصطناعية من الاضافة المتعمدة لثانى أكسيد الكبريت للمواد المستدمة للاستمطار حيث يتفاعل ثانى أكسيد الكبريت مع الاكسجين فى وجود الأشعة فوق البنفسجية الصادرة من الشمس مما يؤدى لإنتاج ثالث أكسيد الكبريت الذى يتحد مع بخار الماء الموجود فى الهواء الجوى ليعطى حمض الكبريتيك الذى يبقى معلقا فى الهواء على هيئة رذاذ دقيق تنقله الرياح من مكان لآخر حتى يهبط للأرض على شكل أمطار حمضية مدمرة للبيئة .

رءوف وصفى  تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف   23 / 12 / 2018

إزاحة دوبلر

 

 

 

 

إزاحة دوبلر

إن تغير اللون أو طول الموجة فى مواقع الخطوط السوداء فى طيف النجوم التى يمكن رصدها هى التى تحدد أن النجوم تتخذ لها مدارا وهذا التغير فى اللون يسببه ( إزاحة أو أثر دوبلر ) والذى يحدث فى طول موجة  الضوء لأحد النجوم عندما يتحرك فى اتجاه كوكب الأرض أو بعيدا عنها .

وحيث أن الضوء يتحرك فى شكل موجات فإن الموجات تبدو أطول بالنسبة للنجم الذى يبتعد عن كوكب الأرض ولما كان طول موجة الضوء الأحمر ( الأشعة تحت الحمراء ) أكبر من طول موجة الأضواء الأخرى المرئية فهناك دائما إزاحة نحو طرف الطيف الأحمر للنجم الذى يبتعد .

أما بالنسبة للنجم الذى يتحرك فى اتجاه كوكب الأرض فستبدو الموجات أقصر وستكون الإزاحة فى اتجاه الطرف الأزرق ( الأشعة فوق البنفسجية ) من الطيف .

ويشير مقدار الإزاحة فى أى من الاتجاهين إلى سرعة النجم فى الاقتراب أو الابتعاد وعن طريق تحليل طيف أحد النجوم فى أوقات مختلفة عندما يتحرك ناحية كوكب الأرض وهو يتخذ مدارا حول رفيقه الخفى فى حالة النجوم المزدوجة ( binary ) سوف يجد أن خطوط الطيف ستتحرك إلى اللون الأزرق ( الأشعة فوق البنفسجية ) .

وعندما يمر النجم بين كوكب الأرض والرفيق الخفى فلا يمكن ملاحظة أية إزاحة أما عندما يبتعد النجم عن كوكب الأرض مستكملا دورته حول رفيقه الخفى فى النظام المزدوج فسوف يتم ملاحظة إزاحة نحو اللون الأحمر ( الأشعة تحت الحمراء ) فى الطيف والنجم المزدوج هو نجم يدور بصحبة نجم آخر حول مركز ثقل مشترك وقد لا يقتصر الاقتران على نجمين فهناك أنظمة تحتوى على ( 3 : 7 نجوم ) وفى حالات أخرى على آلاف النجوم .

واصطلاح النجوم المزدوجة يدل على نجمين مترافقين أما ما زاد عن نجمين فهناك نظام عديد النجوم أى متعدد أو مركب .

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

24 / 2 / 2017

نظرية التموجات الصوتية

 

نظرية التموجات الصوتية

يبدو قرص الشمس للناظر إليه من الأرض محدودا نتيجة للمسافة الشاسعة التى تفصل بين الأرض والشمس وتقدر بنحو ( 150 مليون كم ) لكن فى الحقيقة أن حجم الشمس يزيد على حجم الأرض أكثر من مليون مرة ومن أجل أن تبقى الشمس نجما مستقرا يلزم لها الاحتفاظ بنوع من التوازن بين جاذبيتها والضغط الهائل الناتج عن درجة الحرارة الجبارة فى داخل الشمس والتى تبلغ ملايين الدرجات المئوية فلولا وجود ما يعادل قوة الجاذبية التى تضم الغاز لبعضه لم يكن هناك ما يمنع الشمس من الانكماش للداخل ولولا الجاذبية التى تحول دون تمدد الغاز المتأجج داخل الشمس لانفجرت الشمس وتبعثرت فى الفضاء .

ومادة الشمس من أسفل الطبقة المضيئة لعمق كبير فى باطن الشمس فى حالة هياج دائم ومستمر واضطراب جبار وأن الغاز يخترق الطبقات التى تعلوه حتى يصل للطبقة المضيئة وهو الجزء الخارجى المشع للضوء ويبلغ عمقه حوالى ( 400 كم ) وعندها يمكن رؤية ذلك برصد الشمس مباشرة .

والغاز يغلى فى بوتقات شمسية هائلة يصل قطرها لنحو ( 1000 كم ) ( الحبيبات ) وتنتشر فى الطبقة المضيئة ( الفوتوسفير ) وإن الغازات المتحركة تحدث تموجات صوتية وفى أثناء اتجاهها لأعلى تخترق غازات أخرى وتصطدم بها مما يجعل التموجات الصوتية تزداد عنفا فإذا وصل للإكليل الشمسى الذى يبلغ عمقه حوالى ( 480000 كم ) تولد نوع شديد العنف وهى الموجات

التصادمية والموجات التصادمية فى رأى أنصار نظرية التموجات الصوتية هى التى تسبب ارتفاع درجة حرارة الإكليل الشمسى لعدة ملايين من الدرجات المئوية .

ووجه للنظرية النقد : إن الحركات الموجودة فعلا على الارتفاعات التى تعلو الطبقة السفلى من جو الشمس أى على ارتفاعات تزيد على ( 2000 كم ) فوق الفوتوسفير فالحركات التى تحدث فعلا هى من نوع الحركة الناتجة عن اندفاع المادة نفسها وليست من نوع التموجات الصوتية .

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

16 / 9 / 2016

موت الشمس

 

موت الشمس

يتساءل علماء الفلك عن التغيرات التى سوف تحدث فى الشمس نتيجة للاستهلاك البطىء لوقودها الهيدروجينى ( موت الشمس ) .

إن الاستهلاك الهيدروجينى للشمس لابد أنه سيؤدى لهبوط مستمر بمضى الزمن ولكن أبحاث علماء الفلك المعاصرة أثبتت أن هذا لن يكون وإن الشمس سيتزايد بريقها فى الواقع كل يوم حيث أن سرعات التحولات النووية الحرارية لا تتوقف على مقدار العنصر المتفاعل ( الهيدروجين ) بل تتوقف على درجة الحرارة التى تسببت فى التفاعل فإنه على الرغم من النقص فى كمية الوقود الكلية قد أحدثت زيادة فى درجة الحرارة فإن الباقى من الوقود سيحترق بشدة أكثر وتبدو الشمس أكثر لمعانا مما لو كان ( الفرن الشمسى ) ممتلئا بالوقود عن آخره وفى آتون الشمس المستعر تختلف قدرة الغازات على امتصاص الإشعاع فالهليوم الذى يتكون فى باطن الشمس نتيجة لاندماج الهيدروجين أكثر قدرة على امتصاص الإشعاع من الهيدروجين عن طريق تلاقى الطاقة المنطلقة من التفاعل الحرارى النووى صعوبات أكبر فى طريقها نحو سطح الشمس وكلما زاد مقدار الهيدروجين الذى يتحول إلى هليوم فإن سطوع الطبقات المحيطة بباطن الشمس حيث تتراكم الطاقة فى الجزء المركزى للشمس مما يؤدى لزيادة فى درجة الحرارة وفى معدل إنتاج الطاقة وتبين الحسابات الفلكية أن الإشعاع الشمسى آخذ فى الازدياد وأنه سوف يزيد ( 1000 مرة ) عندما يوشك الهيدروجين على النفاذ وكنتيجة للتناقص الهيدروجينى حيث يقترب الهيدروجين الموجود فى الشمس حيث يتزايد نصف قطر الشمس بنسبة كبيرة ثم يأخذ فى التناقص بالتدريج وعندما تستهلك الشمس جميع ما بها من هيدروجين فلن يبقى بها أى مصدر من مصادر الطاقة النووية وبمجرد أن تفقد الشمس جميع الهيدروجين الذى بداخلها والذى يحفظ عليها حرارتها عدة بلايين من السنين فإنها تعود لتوليد الحرارة عن طريق التقلص ثم يقل الإشعاع الشمسى رويدا رويدا حتى تقترب الشمس من نهاية حياتها ثم تموت كقزم أبيض ثم ثقب أسود .

 

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

26 / 9 / 2016

علم التحليل الطيفى

 

علم التحليل الطيفى

لم تعد النجوم فى علم الفلك الحديث مجرد نقاط صغيرة متوهجة من الضوء بل أجراما فضائية لها ميزاتها التى تنفرد بها ومع ازدياد كفاءة التلسكوبات المستخدمة فى تحليل الضوء لألوان قوس قزح سواء فى الأرض أم الفضاء ( التلسكوبات الفضائية ) أصبح علم التحليل الطيفى فرعا لا غنى عنه من فروع علم الفلك وقد بنيت على اكتشافات علم التحليل الطيفى العديد من النظريات الحديثة عن الكون .

إن كل ما نريد معرفته عن النجوم يمكن الحصول عليه من تحليل طيفه ولونه لأن الرسائل التى تتلقاها الأرض من النجوم عبارة عن إشعاعات ( أشعة جاما / الأشعة السينية ( X ) والأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء والموجات الراديوية وأكثر ما يميز طيف النجوم الخطوط السوداء التى تتخلله والتى تدل على أن ضوءا أقل يشع فى لون معين بالذات ذلك أن لون الضوء فى الطيف يتباين من اللون الأزرق لأقصى اليسار واللون الأحمر لأقصى اليمين وتوجد الخطوط السوداء بسبب وجود ذرات خاصة فى طبقات النجم العليا تمتص الضوء .

س : ما الذى يمكن أن تدلنا عليه الخطوط السوداء ؟

ج  : بتحليل أشكال الخطوط السوداء يمكن معرفة أى نوع من النجوم يشع سواء كانت نجوم نيترونية أو نجوم نابضة من الضوء مما يمكن معرفة درجة حرارة النجم وحجمه وشدة لمعانه فدرجة حرارة النجم العامل الرئيسى التى تحدد شكل طيفه ومن ثم فقد تم ترتيب النجوم فى نظام

( التتابع الطيفى ) وأصبح علم التحليل الطيفى فرعا مهما من فروع علم الفلك الحديث وقد رمز للأنواع الطيفية بالحروف الانجليزية التالية : ( OBAFGKMN ) وكل حرف منها يدل على مرتبة خاصة من النجوم يمكن تحديد نوعها من طيفها  هل هى نيوترونية أم نابضة على أن يبين الحرف ( O ) على أكثر النجوم سخونة أما الحرف ( N ) فيشير إلى أقل النجوم حرارة .

والنجوم من باقى المراتب فتدل على الأشد لمعانا ( A ) والنجم الذى يبلغ حجمه ( 100 مرة )

( G ) أشد لمعانا من مرتبة ( M ) ( 100 مرة ) .

ولقد تقدم علم التحليل الطيفى للحد الذى أمكن استخدامه تقدير حجم النجم وإلى درجة حرارته وشدة لمعانه

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

30 / 9 / 2016

 

حد شاندرا سيكار

 

حد شاندرا سيكار

ليس كل نجم يموت تتجمع بقاياه فى قبر أو ثقب أسود بل إن الذى يحدد نوع قبره هو حجمه وطريقة حياته وإن النجم عندما يصل إلى نهاية عمره الحرارى / النووى لا يستطيع أن يبلغ حالة توازن القزم الأبيض إذ كانت كتلته أكبر من حد معين ويبلغ ( 1.4 ) قدر كتلة الشمس ولا يستطيع النجم أن يتقلص إلى نجم نيوترونى إذا تجاوزت كتلته ( 3.2 ) قدر كتلة الشمس بل يتحول إلى ثقب أسود .

ما هو مصير النجم عندما يصل إلى نهاية عمره الحرارى / النووى وكتلته تتجاوز حد شاندرا سيكار

يكون الضغط الداخلى قليلا ولا يستطيع دعم النجم لذلك ينهار النجم وهناك احتمال أنه فى أثناء الانهيار يحدث انفجار مروع يفتت النجم ويلقى بمعظم كتلته فى الفضاء وما بقى منه يتحول إلى نجم نيوترونى أى تتكون مادته من جسيمات النيوترون بعد اتحاد الالكترونات مع البروتونات مكونة شحنة متعادلة .

أما الاحتمال الثانى فهو أن ينهار النجم انهيارا مطلقا نتيجة للضغط الهائل والجاذبية الرهيبة وعندما تختفى الفراغات النووية فى الذرات وتظهر المادة بصورة أخرى غريبة غير مألوفة ففى الثقوب السوداء تنهار الكيانات الذرية وتتلاحم الجسيمات وتضيع الفراغات وتختفى الشحنات فلا بد أن يتمخض عن موت على مستوى النجوم ولا تشذ الشمس وهى نجم متوسط من بين نجوم الكون عن ذلك ولكن هل هذا يعنى أن الشمس سوف تنهار يوما وتموت وتتقوض على نفسها وتتحول إلى ثقب أسود ؟

ستموت الشمس حقا بعد ( 5000 مليون سنة ) ولكنها لن تتحول إلى ثقب أسود بل إلى عملاق أحمر ثم إلى قزم أبيض ثم قزم أسود لأن كتلتها أقل من حد شاندرا سيكار .

 

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

15 / 4 / 2016

الهبوط فى الثقب الأسود

 

الهبوط فى الثقب الأسود

عند الهبوط فى أفق الحدث ( حدود الثقب الأسود ) فإن الثقب الأسود قد اختفى والسبب أن الضوء الذى يصدر عن الثقب الأسود يكون قد توقف مما يؤكد الوقوع داخل المصيدة الفضائية وحيدة الاتجاه ذلك أنها أصبحت غير مرئية للإنسان ولكن ما إن نتجاوز أفق الحدث حتى نجد أن فى مركز الثقب الأسود عالما مقلوبا رأسا على عقب عالما أغرب من الخيال حيث يندمج الزمان مع المكان ( الزمكان ) ففى العالم المألوف يمكن التحرك بحرية وفى أى اتجاه فى الفضاء بشرط توفر الطاقة .

أما الزمان فهو يسير دائما فى اتجاه واحد وعلى الرغم من بطئه بالقرب من سطح أفق الحدث فهناك لا يوجد سيطرة فيوجد انجذاب بشكل مروع ودائم صوب مركز الثقب الأسود ( التفرد ) ولا تستطيع أى قوة أن تمنع من الانجذاب أعمق فأعمق للمصير المحتوم فى مركز الثقب الأسود

( التفرد ) .

ألا توجد قوة تمكن من الهروب من الثقب الأسود فإن أية قوة تحاول أن تمنع المزيد من الانهيار يجب أن تشتمل على طاقة هائلة حتى تحدث تأثيرا قويا ومصدر الطاقة سيفعل كما لو كانت له كتلة ولكن سيكون جاذبية للكتلة مما يعجل بالانهيار وكلما تعاظم حجم الطاقة التى تحاول منع الانهيار إزدادت قوة الجاذبية .

ويحدث مزيدا من الضغط ومن ثم لن يمكن أبدا الهرب من قوة التأثير والإنهيار المروع لمركز الثقب الأسود .

وفى داخل الثقب الأسود لا يمكن تفادى الفناء التام ولا حتى تأجيله لما بعد فترة من الزمن فإن الوقت الذى يستغرقه السقوط لمركز الثقب الأسود

( التفرد ) ضئيل للغاية فى ثقب أسود تبلغ كتلته أكبر قليلا من ضعف كتلة الشمس يبلغ حوالى واحد على مليون من الثانية .

 

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

15 / 1 / 2016

المركز المجرد

 

المركز المجرد

على الرغم من أن وجود ثقب أسود فى مركز مجرة  درب التبانة / اللبانة / الطريق اللبنى 

( Milky Way ) هائل الحجم فقد يفسر بعض الظواهر الكونية الغامضة كالإشعاعات تحت الحمراء التى تعطى الطاقة الحرارية للغاز والغبار الكونيين والإشعاع التجاذبى إلا أن الظواهر حيث يمكن إيجاد تفسير آخر لها مما يلقى ظلالا من الشك على نظرية الإشعاع التجاذبى مع التأكد من وجود ثقب أسود جبار فى مركز مجرة الطريق اللبنى .

ويتكون أفق الحدث ( Event Horizon ) الثقب الأسود ( Black Hole ) عندما يتقلص النجم فى حدود نصف قطره التجاذبى ( نصف قطر شفارز شيلد ) ولن تتمكن أية إشارات أيا كان نوعها من الخروج للفضاء الخارجى ( Outer Space ) ومن ثم لن تتمكن من رؤية التقلص المستمر للمادة فى مركز الثقب الأسود يكون دائما مغطى بأفق الحدث وستصبح الأحداث التى تجرى فيه مجهولة بحيث لا يمكن رصدها .

ويتكون أفق الحدث فوق مركز الثقب الأسود بحيث إن كتلة كبيرة تدور بسرعة كبيرة جدا لتكون ثقبا أسودا فإن مركزة سيتكون بشكل حلقى بدلا من خط رفيع يمتد عبر الثقب الأسود وفى مستوى الحلقة لن يكون هناك أفق حدث ومن ثم يمكن رؤية مركز الثقب الأسود .

وإن اكتشاف مركز مجرة دون أفق حدث سيكون كارثة حيث إن قوانين علم الفيزياء لن تستطيع تفسير الظاهرة العجيبة وإذا تكونت المراكز المجردة فإنها ولا شك ستمثل موضوع بحث هام لعلماء الفلك .

وتوجد بعض المراكز المجردة حيث يندمج الزمان والمكان ( الزمكان ) حيث يمكن أن تعمل عكس الثقوب السوداء أى كالثقوب البيضاء ( White Holes ) فبدلا من أن تسحق فيها المادة وتختفى من الوجود يتم بعثها من جديد فى أكوان أخرى مجهولة .

وليس فى النظرية النسبية العامة لآينشتين ما ينفى وجود نقيض للثقوب السوداء فإن احتمال وجود الثقوب البيضاء احتمال قائم والثقب الأبيض مركز يندمج فيه الزمان والمكان ( الزمكان ) كما يطلق أشعة تجاذبية ومواد قد يتكون منها غاز وغبار كونى ونجوم جديدة

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

20 / 10 / 2015

المادة المضادة

 

المادة المضادة

إن الالكترونات عليها شحنة سالبة بينما البروتونات لها شحنة موجبة ولكن فى المادة المضادة

( Antimatter ) نجد أن الوضع يختلف حيث إن الالكترونات موجبة والبروتونات سالبة الشحنة وفى هذه الحالة يعتبر الالكترون موجب الشحنة ( البوزيترون / Positron ) .

وعندما تتقابل ذرة من المادة العادية مع ذرة من المادة المضادة فإنهما يتفاعلان معا فيحطمان بعضهما البعض وتتحول كل كتلتيهما لطاقة هائلة تنطلق فى الكون على شكل موجات من أشعة

( جاما / Gama ) والذرة المضادة لا تختلف عن الذرة العادية فى صفاتها الطبيعية أو الكيميائية بل هى صورة معكوسة وكأنها صورة مرآة للذرة العادية .

والالكترون العادى يحمل شحنة كهربية سالبة ويلف على محوره داخل الذرة من اليسار لليمين أما الالكترون المضاد ( البوزيترون ) فيحمل شحنة موجبة ويلف حول محوره من اليمين لليسار

إن البروتون والنيوترون والالكترون بمثابة أحجار أساس فى بناء كل الذرات والذرات بدورها هى أساس بناء الجزيئات حيث تنشأ المادة التى تدخل فى تكوين كل شىء فى الكون .

وبنفس الأساس يمكن أن تتشكل المادة المضادة بكل جسيماتها وجزيئاتها وذراتها وصورها وأنواعها بحيث لا يمكن التمييز بين المادة العادية والمادة المضادة إلا إذا اصطدما ببعضهما البعض وتلاشيان وتحولا لطاقة هائلة انتشرت فى الكون عن طريق أشعة جاما وتتخذ صور المادة المتباينة تجسيد لطاقات هائلة وإشعاعات نفاذة فلو فرضنا أن ( 1 كجم ) من المادة المضادة من نفس النوع والشكل وكافة الخصائص ما عدا شحنات الالكترون والبروتون عندئذ تختفى المادة وكل ما حولها حيث تحولت كل من المادة العادية والمادة المضادة من الحالة المادية لطاقات هائلة وإشعاعات جبارة وتهلك كل ما حولها عن طريق تطبيق معادلة آينشتين

( الطاقة = الكتلة بالجرام × مربع سرعة الضوء بالسم / ث ) وهذا يعتبر أساس علمى فى صناعة القنابل النووية والهيدروجينية والكيميائية والجرثومية وغيرها من القنابل المستحدثة .

 

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

التاريخ : 23 /  8 / 2015

 

 

القطب المغناطيسى الأحادى والكوارك الحر

 

القطب المغناطيسى الأحادى والكوارك الحر

 

إن توحيد القوى الكهرومغناطيسية والنووية القوية والضعيفة بنظريات التوحيد العظمى

( الأوتار الفائقة ) ( GUTS ) والجاذبية غامضة وبعيدة عن نطاق نظريات التوحيد العظمى وقد تدمج فى نظرية كل شىء ( الأوتار الفائقة ) ( TOE ) .

 

القطب المغناطيسى الأحادى :

إن فرضيات نظريات التوحيد العظمى أن الجسيمات عالية الكتلة صدرت أثناء الانفجار العظيم

( Big Bang ) الذى حدث فى بداية خلق الكون منذ نحو ( 13.7 بليون سنة ) وأن القليل منها لا يزال باقيا فى الكون حيث يسقط أحد الجسيمات دون الذرية الثقيلة على الأرض مع الأشعة الكونية والقطب المغناطيسى الأحادى أقل الجسيمات دون الذرية الشبحية تناقضا إنه جسيم يحمل وحدة واحدة من الشحنة المغناطيسية ( قطب مغناطيسى مفرد ) وإن للمغناطيس قطبا شماليا وقطبا جنوبيا فى محاولة لفصل كل قطب على حدة إذ سوف ينتج مغناطيسيين صغيرين كل له قطب شمالى وقطب جنوبى ولم يتوقع أحد وجود القطب المغناطيسى الأحادى إذ أن المغناطيسيات ثنائية الأقطاب وعن طريق اكتشاف البروتون عام ( 1931 ) احتمال وجود الأقطاب المغناطيسية الأحادية وهناك سببان للاهتمام بالأقطاب المغناطيسية الأحادية :

1 ) توقعت نظريات التوحيد العظمى وجود الأقطاب المغناطيسية الأحادية بكتلة تقترب من طاقة القياس للاتحاد الأعظم ويكون فى حدود آلاف الملايين من الالكترون فولت ( جيجا الكترون فولت ) والالكترون فولت ( ev ) وحدة لقياس الطاقة وهى كمية الطاقة التى يكتسبها إلكترون وحيد عند تسريعه بواسطة جهد كهربائى ساكن قيمته ( 1 فولت ) فى الفراغ وهو ما يوازى كتلة تبلغ حوالى

( 100 من المليون من الجرام ) وزن بكتريا واحدة .

وقد يتفاعل القطب المغناطيسى الأحادى مع الجسيمات دون الذرية الأخرى ويستطيع أن يسرع من انحلال البروتون ويسهل من حدوثه فى المادة التى يتخللها وتشير الحسابات إلى أنه لو أمكن تحويل كل كتلة البروتون لطاقة فإن واحدا من ذى القطب المغناطيسى الأحادى يمكنه أن يطلق طاقة هائلة بكل جرام من المادة وهى تزيد آلاف المرات عما ينتج من الاندماج النووى .

 

تهديد مستقبل المادة :

إن ايقاف القطب المغناطيسى الأحادى الذى يمكنه اختراق كوكب الأرض دون أن يفقد الكثير من الطاقة ويمكنه اختراق مادة النجوم النيترونية البالغة الكثافة والتهامها وإذا وجدت الأقطاب المغناطيسية الأحادية فسيكون عددها قليل جدا فإنها ستعادل المجالات المغناطيسية للمجرات .

فى عام ( 1982 ) أتت اشارة غامضة من مكشاف صغير وكان المكشاف يتكون من ملف فائق التوصيل من مادة ( النيوبيوم ) محاطا بدرع مغناطيسى يبلغ سمكة ( 5 سم ) وإذا مرت شحنة مغناطيسية خلاله فسوف يصدر تيارا يمر عبر الملف ولأن الملف فائق التوصيل فإن التيار سوف يستمر ويبقى دون أى عائق حيث ظهر التيار فجأة فى الملف وإن كمية التيار السارية كان حقيقيا وإن بعض التأثير التجريبى فالزمن وحده عن طريق ملفات أكبر يمكنها تغطية مساحات أكبر .

 

البحث عن الكوارك الحر :

ليست الأقطاب المغناطيسية الأحادية البقايا الأحادية التى نتجت عن الانفجار العظيم ( Big Bang )

عند خلق الكون فعلى مر السنين اكتشف علماء الفيزياء مئات الجسيمات دون الذرية من الكواركات

( Quarks ) ولم يتم رؤية الكوارك الواحد الحر والكواركات هى اللبنات الأساسية لمعظم المواد وفى كل معجل جديد يبحث علماء الفيزياء عن الكواركات الحرة فإن أحد الاحتمالات أن الكواركات تبدو خفيفة الوزن بداخل البروتون إلا أنها تكون بالغة الثقل عندما تكون حرة وهذا التضاد نتاج طبيعة القوة النووية القوية ولا تملك المعجلات الطاقة الكافية لإطلاق الكواركات فى المختبرات ولكن يوجد طاقة كافية فى الانفجار العظيم ( Big Bang ) ومحتمل وجود طاقة كافية فى بعض المنظومات النجمية الموجودة فى الكون التى مكنتها من اصدارأعداد هائلة من الكواركات الحرة والتى قد تصل للأرض فى الأشعة الكونية فلو كانت الكواركات الحرة تصل للأرض مع الأشعة الكونية فلابد وأنها نادرة جدا .

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

27 / 9 / 2015