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 .

 

آينشتين والنسبية العامة

 

آينشتين والنسبية العامة

بدأ اليقين العلمى ينهار على يد العالم ( آلبرت آينشتين ) الذى كشف عن النظرية النسبية التى تنقسم قسمان : النظرية النسبية الخاصة عام ( 1905 ) والنظرية النسبية العامة عام ( 1915 ) التى خرجت إلى حيز الفروض والمعادلات الرياضية .

فالواقع يؤكد أن الأشياء عبارة عن موجات وطاقات ومجالات فالضوء الأبيض إذا مر خلال منشور زجاجى يتحلل إلى ( 7 ألوان ) هى ألوان الطيف وهى فى الواقع عبارة عن موجات تختلف عن بعضها البعض سوى فى طولها الموجى أى أنها ذبذبات متفاوتة فى ترددها تتأثر بها الخلايا العصبية فى قاع العين وتقوم مراكز البصر فى المخ بترجمتها على شكل ألوان .

أما الحقول الخضراء فهى ليست خضراء حيث أن أوراق النبات تمتص أمواج الضوء وتعكس موجة واحدة ( اللون الأخضر ) والماء والبخار والجليد مادة كيميائية واحدة تتأثر بالعوامل الفيزيائية من حرارة وبرودة فتتقارب جزيئاتها أو تتباعد لتعطى شفافية للماء أو عتامة للثلج .

هناك أمواج أقصر من أن تدركها العين هى الأشعة فوق البنفسجية وأمواج أخرى أطول من أن تدركها العين هى الأشعة تحت الحمراء ويمكن إثباتها باللوح الفوتوغرافى الحساس .

بعض النجوم التى نراها بالتليسكوب فى أعماق السماء تبعد عن الأرض بمقدار ( 500 مليون ) سنة ضوئية .

                السنة الضوئية = سرعة الضوء × 365 × 24 × 60 × 60

 

مبدأ الشك :

إن الضوء هو الثابت الوحيد فى الكون وما دون ذلك فهو نسبى ولكن هل للضوء طبيعة موجية أم أن له طبيعة مادية ذرية ؟

لقد أثبتت التجارب التى تمت على حزم من الذرات ثم على حزم من الجزيئات أنها عندما تسقط على بللورة معدنية فإنها تتصرف بنفس الطريقة الموجية وأن طول موجاتها يمكن حسابه .

حيث بدأ صرح النظرية المادية كله ينهار . إن الذرة عبارة عن معمار مادى يتألف من نواة تتكون من البروتونات والنيوترونات وتدور حول النواة الالكترونات كما تدور الكواكب حول الشمس وإن كل ذرة من العناصر لها وزن ذرى وأثبتوا ذلك بالمعادلات الرياضية .

كيف يمكن أن تكون للمادة صفات موجية وللضوء صفات مادية ؟

إن العلم يدرك كميات ولكنه لا يدرك ماهيات العلم لا يعرف ما هو الضوء ولا ما هو الالكترون وإن الأشعة الضوئية هى موجات كهربية مغناطيسية أو فوتونات فما هى الموجات الكهربية المغناطيسية

حركة فى الهواء وما الحركة وما الهواء وما الفوتونات حزم من الطاقة وما الطاقة ؟

 

المكان :

هل يمكن تقدير وضع أى شىء فى المكان ؟ وهل يمكن الإثبات بشكل مطلق وقاطع بأن جسما من الأجسام يتحرك وجسما آخر ثابت لا يتحرك ؟

راكب على ظهر سفينة فى عرض البحر لو أردنا تحديد مكانه أنه على بعد كذا من مدخنة السفينة ولكن هذا التقدير خاطىء لأن المدخنة ليست ثابته وانما تتحرك مع السفينة التى تتحرك بأسرها فى البحر إذن نحاول أن نعرف موضعه بالنسبة للأرض فإنه عند تقاطع خط طول كذا بخط عرض كذا وهذا التقدير خاطىء لأن الأرض بأسرها تتحرك فى الفضاء حول نفسها وحول الشمس .

إذن نحاول أن نقدر وضعه بالنسبة للشمس ولكن الشمس تتحرك مع مجموعتها الشمسية كلها فى الفضاء حول مركز مدينتها النجمية الكبرى إذن نحاول أن نعرف موضعه بالنسبة للمدينة النجمية الكبرى فالمدينة النجمية هى الأخرى جزء من مجرة هائلة ( درب التبانة / اللبانة ) وهى تتحرك حول مركز مجرة ( درب التبانة / اللبانة ) إذن نحاول أن نعرف وضعه بالنسبة ل ( درب التبانة ) لا أمل فى ذلك لأن المجرة تتحرك هى الأخرى مع عدد من المجرات فى عالم يتسع ويتمدد نحو المجهول .

إذن هناك استحالة مؤكدة لمعرفة المكان المطلق لأى شىء فى الفضاء وإنما نحن نقدر موضعه النسبى بالنسبة إلى كذا وكذا .

 

الحركة :

لو تصورنا أن الكون أثناء استغراقنا فى النوم ليلا قد تضاعف فى الحجم ( 100 مرة ) كل شىء فى الكون والشمس والقمر والنجوم والذرات والجزيئات والأمواج ماذا يحدث لنا حينما نستيقظ ؟ إننا لا نلاحظ شيئا ولن نستطيع أن ندرك أن شيئا ما قد حدث حتى لو استخدمت كل ما نملك من علوم الرياضيات .

إن الكون قد تضاعف ( 100 مرة ) هذا صحيح ولكن كل شىء قد تضاعف بهذه النسبة فى ذات الوقت وأن النسب الحجمية العامة تظل محفوظة بين الأشياء بعضها البعض .

فنحن عاجزون عن ادراك الحركة المطلقة ولأننا نقف فى ادراكنا عند الحركة النسبية وهى ثابتة لأن نسبة كل حركة إلى الحركة بجوارها ثابتة رغم الزيادة المطلقة والعامة للحركة .

إن هناك استثناء واحد يمكن أن ندرك فيه الحركة المطلقة هو اللحظة التى تفقد الحركة انتظامها فتتسارع أو تتباطأ .

إن المكان والزمان حدان لا ينفصلان فى الحركة .

 

الزمان :

إن الساعات المستخدمة على الأرض مضبوطة على النظام الشمسى إلا أن النظام الشمسى ليس هو النظام الوحيد فى الكون فالانسان فى عطارد سوف يجد للزمن دلالات مختلفة إذ أن عطارد يدور حول نفسه فى ( 88 يوم ) وأن طول اليوم العطاردى يساوى طول السنة العطاردية وإذا كانت الأرض تدور دورة واحدة حول الشمس فى ( 365.25 يوم ) وكان عمر الرجل على الأرض

( 100 عام ) فإن عمره على المريخ يصبح ( 50 عام ) .

إن متكلما من القاهرة يمكن أن يخاطب متكلما آخر من الرياض من خلال الهاتف ويكون الأول يتحدث فى ساعة الغروب بينما الآخر فى منتصف الليل فيمكن أن نجزم بتواقت الحدثين وحدوثهما معا فى نفس اللحظة والسبب أن الحدثين يحدثان معا على أرض واحدة خاضعة لتقويم واحد هو التقويم الشمسى .

أما القول بأنه من الممكن أن يحدث على الأرض وعلى كوكبة الجبار أو الشعرى اليمانية أحداث متواقتة فى آن واحد فهذا أمر مستحيل لأنها أنظمة مختلفة لا اتصال بينها والاتصال الوحيد هو الضوء الذى يستغرق آلاف السنين لينتقل من واحد من هذه الأنظمة إلى الآخر .

ونحن حينما نرى أحد النجوم يخيل إلينا أننا نراه الأن فنحن فى الحقيقة نراه عن طريق الضوء الذى ارتحل عنه منذ آلاف السنين لكى يصلنا الأن نحن فى واقع الأمر نرى ماضيه ويخيل إلينا أنه حاضره فما نراه إشارة إلى ماض لم يعد له وجود .

وبذلك يصبح الزمان والمكان ( الزمكان ) مقادير متغيرة تتوقف على المجموعة المتحركة التى يشتق منها .

 

الكتلة :

كلما زادت سرعة الجسم زادت كتلته حتى إذا بلغت سرعة الضوء فإن كتلته تصبح نهائية وبالتالى تصبح مقاومته للحركة لا نهائية وبالتالى يتوقف الجسم ولقد أثبتت التجارب أن القذائف المشعة التى تطلقها مادة الراديوم واليورانيوم وهى رقائق متناهية الصغر تنطلق بسرعة قريبة من سرعة الضوء أثبتت التجارب أن كتلة الرقائق تزداد بما يتفق مع حسابات ( آينشتاين ) وما دام الجسم يكتسب مزيدا من الكتلة عندما يكتسب مزيدا من الحركة وأن الحركة شكل من أشكال الطاقة فمعنى هذا أن الجسم حينما يكتسب طاقة يكتسب فى نفس الوقت كتلة أى أن الطاقة يمكن أن تتحول إلى كتلة والكتلة يمكن أن تتحول إلى طاقة .

                            

                          الطاقة = حاصل ضرب الكتلة × مربع سرعة الضوء

المعادلة تفسر لنا السر فى أن هذا العدد الهائل من النجوم ما زال يشع نورا وطاقة وحرارة ولم تبد عليه مظاهر الفناء بعد على الرغم من مضى ( 13.73 مليار عام ) على الانفجار الكونى العظيم .

 

المجال :

هناك نسيج واحد من المكان والزمان يخلق فيه مجالا من حوله أى أنه يحدث تغيرات فى الخواص القياسية لهذا المكان والزمان ( الزمكان ) فيحنى الفضاء حوله . هذه التغيرات هى المجال وكل ذرة تقع فى هذا المجال تعدل سيرها واتجاهها وفقا لهذا المجال وعلى هذا الأساس تدور الأرض حول الشمس لا بسبب قوة جذب الشمس ولكن بسبب خصائص المجال الذى تخلقه الشمس حولها .

 

إن النظرية النسبية تقول : إن كل جسم يوجد من الزمان والمكان يخلق حوله مجالا وأن الفضاء حول هذا الجسم يتحدب وينحنى بمقتضى خطوط هذا المجال .

وقد حاول ( آينشتاين ) أن يضم قوانين الذرة إلى قوانين النسبية بحثا عن المجال وكان يعتقد بانسجام الوجود كله فى وحدة واحدة وأن هناك ( 4 قوى ) أدت إلى خلق هذا الكون هى :

1 ) القوة النووية الضعيفة .

2 ) القوة النووية القوية .

3 ) قوة الجاذبية .                      4 ) القوة المغناطيسية .      5 ) القوة الكهرومغناطيسية .

 

 

النيوترينو

 

النيوترينو

يعد النيوترينو أكثر صور المادة انتشارا فى الكون وأكثرها غموضا إذ أنه غير مشحون كهربائيا ضئيل أو عديم الكتلة ويمكنه أن يعبر كوكب الأرض وتمر ملايين النيوترينوات أمام العين بسرعة الضوء ولكنها لا ترى وقدر العلماء أن كل سم مربع من الفضاء يحتوى فى المتوسط على ما بين

( 100 : 1000 ) من النيوترينوات .

تؤدى التفاعلات النووية التى تجرى فى الشمس إلى تيار شديد غير محسوس من النيوترينوات تؤثر على كوكب الأرض بصفة مستمرة ولكن هناك تيارات أقل شدة ناتجة عن دمار النجوم فى مجرة ( درب التبانة / اللبانة ) أو المجرات الأخرى مكونة من النيوترينوات ومضاداتها وحيث أن كوكب الأرض يعتبر شفافا بالنسبة للنيوترينوات فكثير منها يسقط على الأرض فى الليل والنهار بشكل خفى فيطلق على النيوترينوات جسيمات الأشباح .

وليس للنيوترينوات تأثير مباشر على البشر ولكن العلماء يعتقدون أنها تقوم بدور رئيسى فى تكوين وتشكيل الكون وتعتبر النيوترينو أحد الجسيمات الأولية الحقيقية للمادة .

وعلى الرغم من تفاعلات النيوترينو النادرة جدا مع صور المادة الأخرى إلا أن العلماء اكتشفوا طرقا لاظهارها وتعتمد هذه الطرق على القوة القهرية ويقصد بها توجيه عدد كاف من النيوترينوات إلى هدف كبير لاستحداث بعض التفاعلات القليلة .

ومن إحدى التفاعلات النادرة لنيوترينوات الكون ما حدث فى حوض كبير من الماء النقى جدا على عمق ( 600 م ) تحت منجم من الملح الواقع تحت بحيرة ( إيرى ) فى ولاية ( أوهايو ) بالولايات المتحدة الأمريكية وقد أنشىء الحوض لدراسة تحلل بروتون ولكن أحيانا يصطدم أحد النيوترينوات التى تخترق الأرض بالكترون أو بروتون فى الماء فينتج جسيمات ذات شحنة وتنتج هذه الجسيمات ذات الشحنة بدورها مخروطا من ضوء ( شيرينكوف ) الذى يمكن اكتشافه بواسطة الأنابيب الحساسة للضوء الموجودة على جدار الحوض واستطاع علماء فيزياء الجسيمات أن ينتجوا أشعة من النيوترينوات لاستعمالها فى العناصر الأولية للمادة بل يوجد تلسكوبات لاكتشاف انبثاق النيوترينوات ومضاداتها من الشمس والأجرام الفضائية الأخرى .

 

النجم الجبار

 

النجم الجبار

تمكن فريق من علماء الفلك بجامعة ( شيفيلد ) البريطانية من رصد النجم الجبار وهو نجم ضخم كتلته تقارب نجم ( 265 شمسا ) وبالحسابات التى أجريت ربما يكون عند نشأته أضخم وكان يقدر بحوالى ( 320 شمسا ) ورمزه ( R136a1 ) .

وقد تمكن الفريق برئاسة العالم ( بول كراوذر ) من التعرف على مجموعة النجوم العملاقة من خلال المعلومات التى تم جمعها من التلسكوب الضخم بشيلى وهابل الفضائى .

إن الفريق قام بدراسة مجموعتين من الأجرام السماوية حيث تنتشر غيوم غازية كثيفة وغبار وتتولد نجوم تسطع بقوة ولمدة قصيرة قبل أن تنفجر على شكل سوبرنوفات ( انفجارات نجمية ) لتنثر مادتها عبر الفضاء .

وتوجد المجموعتان وسط السحابة الماجلانية الشاسعة وهى احدى المجرات المجاورة لمجرة

( درب التبانة / اللبانة ) والتى تبعد عن الأرض بحوالى ( 165000 ) سنة ضوئية .

كما عثروا على نجوم تفوق درجة حرارة سطحه ( 40000 ) درجة مئوية أى أكثر من حرارة وسط الشمس ( 7 مرات ) .

ويبدو سطح النجوم الضخمة مجعدة بفعل الرياح القوية الصادرة من أجوائها المتورمة .

 

 

أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

9 / 2 / 2025

المادة المظلمة والمجرات

 

المادة المظلمة والمجرات

وكما أن حركة المجرات في عناقيدها، تدل على أن المادة المظلمة تكمن مختفية وتؤثر فيها، فإن حركة النجوم تنبئ عن وجود المادة المظلمة في المجرات، وقد تم اكتشاف هذا الأمر بعد سنوات من الأبحاث المضنية للفيزيائين الفلكيين، الذين قاسوا السرعات المدارية للنجوم لأكثر من 60 مجرة حلزونية، Spiral Galaxies ومعظم المجرات الضخمة- مثل مجرة (الطريق اللبني) التي ننتمي إليها- تسمى "مجرات حلزونية" لأن لها شكل عجلة دوارة في مركزها منطقة شديدة التوهج، ولها أذرع حلزونية عديدة. ويطلق على المنطقة المركزية اللامعة "الانتفاخ المركزي" لأنها أسمك جزء في المجرة وتحتشد فيها أغلب النجوم.

كما تسمى منطقة الأذرع الحلزونية "القرص" لأنها أرفع نسبيا وأكثر استواء، وقد وجد الفيزيائيون الفلكيون أن النجوم في أجزاء المجرة البعيدة عن القرص، تدور حول الانتفاخ المركزي بنفس السرعة المدارية للنجوم في المناطق الداخلية من القرص والمجاور للانتفاخ المركزي على وجه التقريب وبدا كما لو كانت النجوم مجموعة من السيارات تنطلق جميعها في مسارات دائرية أو منحنيات دوران، مع ضبط أجهزة قياداتها على نفس السرعة. وكانت هذه النتائج مثيرة للدهشة، لأن الفلكيين توقعوا أن تدور النجوم حول المجرة بالطريقة التي تدور بها الكواكب حول الشمس، فكوكب عطارد، أقرب الكواكب إلى الشمس، ينطلق في الفضاء بسرعة 48 كيلو مترا في الثانية تقريبا، بينما يتحرك بلوتو، أبعد الكواكب عن الشمس بسرعة تبلغ 4.7 كيلو متر في الثانية. وفي المقابل تتحرك نجوم مجرة "الطريق اللبني" بسرعة تبلغ حوالي 240 كيلو مترا في الثانية، بغض النظر عن بعدها عن الانتفاخ المركزي. والتفسير الممكن لهذه الظاهرة، هو أن، الجزء المرئي من المجرة محاط بمقادير كبيرة من المادة الخفية، وأكد هذا الاكتشاف وجود مادة مظلمة غير مرئية في المناطق البعيدة من القرص، أكثر من الموجود منها بالقرب من الانتفاخ المركزي. وهكذا توصل علماء الفلك إلى نتيجة منطقية- على الرغم من غرابتها- وهي أن جميع المجرات الحلزونية محاطة بهالات جبارة شبه كروية من المادة المظلمة، التي تغطي مساحات شاسعة من الكون.

ويعتقد الفلكيون أن هذه الهالات من المادة المظلمة هي السبب في دوران النجوم في المناطق النائية من المجرات، بنفس سرعة دوران النجوم بالقرب من الانتفاخ المركزي، وقدر علماء الفلك أن هالة المادة المظلمة المحيطة بمجرة "الطريق اللبني" تمتد إلى مسافة خمسة ملايين سنة ضوئية من الانتفاخ المركزي، وبالمقارنة فإن نصف قطر المادة المرئية في مجرتنا يبلغ خمسين ألف سنة ضوئية فقط.

وهناك شك في أن المادة المظلمة مكونة من مادة عادية، فالمادة العادية إما أن تصدر إشعاعات في صورة ضوء كما تفعل النجوم، أو أن تعكس هذه الإشعاعات كالكواكب أو يتم امتصاصها كما هو الحال في الغبار الكوني، ولو كانت المادة المظلمة ترسل إشعاعا في صورة معينة لكان من الضروري كشفها بالتلسكوبات البصرية والراديوية والأجهزة الحساسة لأشعة جاما والأشعة تحت الحمراء وأشعة إكس، أو أي شكل آخر من الإشعاع الكهرومغناطيسي، وقد تمكن الفلكيون من مسح الكون بواسطة هذه الأجهزة، للبحث عن جميع الأطوال الموجبة للطيف الكهرومغناطيسي ولكنهم لم يجدوا أي إشعاع في هالات المادة المظلمة، ومن ثم استنتجوا أنها ليست مادة عالية، بل أحد الأشكال الغريبة المجهولة للمادة.

وهناك أمر آخر أدى إلى الاعتقاد بأن المادة المظلمة لا تتكون من مادة عادية، هو أن الهالة المنتشرة إلى الخارج أكثر من المادة المرئية في المجرة، ولو كانت المادة المظلمة مكونة من مادة عادية فإن توزيعها لابد أن يشبه إلى حد كبير توزيع الأجزاء المرئية من المجرة.

الأقزام البنية والسوداء

وتأكد علماء الفلك أن المادة المظلمة ليست غبارا كونيا لأن المقادير الهائلة منه سوف تحجب الضوء من المجرات البعيدة، بأكثر مما يلاحظ بالرصد بواسطة التلسكوبات البصرية والراديوية، ولا يمكن أيضا أن تكون المادة المظلمة ثقوبا سوداء، أي القلوب المتقوضة للنجوم الضخمة الميتة التي أصبحت من الكثافة بحيث إنه حتى الضوء لا يستطيع الهروب من تأثير جاذبيتها المروعة، ومن ثم فهي غير مرئية إذ إن الغاز المتساقط بشكل دوّامي داخل هذه القبور الفضائية، سوف يصدر أشعة إكس بأكثر مما رصدته الأقمار الصناعية فعلا.

ولم يكتشف علماء الفلك أيا من هذه العلامات الإشعاعية، ولذلك فالمادة المظلمة ليست ثقوبا سوداء، ولكنها ربما كانت تتخذ صورا كثيرة مثل الأقزام البنية أو الأقزام السوداء أو الكرات الغازية التي في حجم كوكب المشترى أو الجسيمات الغريبة. 

لقد تنبأ الفلكيون- من خلال معادلاتهم الرياضية- أن هناك نجوما في مجرتنا، أشد خفوتا وبرودة وأصغر كتلة من النجوم الأخرى، أطلقوا عليها "الأقزام البنية" Brown Dwarfs وتزيد كتلتها بنحو ثمانين مرة على كتلة كوكب المشتري، والأقزام البنية أكثر من مجرد كواكب ضخمة، إذ إنها تكونت من سحب غازية هائلة وأنتجت طاقة لفترة زمنية من خلال عمليات الاندماج النووي ، وهناك احتمال أن تشارك الأقزام البنية في تكوين المادة المظلمة، ولكنها لا توجد بكميات كافية لتوفير المقدار الهائل من هذه المادة الكونية الغامضة.

والأقزام السوداء احتمال آخر، وهي ليست نجوما خافتة كالأقزام البنية، بل هي نجوم مرت بدورة حياتها كاملة، فالقزم الأسود هو المصير النهائي لنجم متوسط الكتلة مثل الشمس، وهذا القزم يكون أسود لأنه لم يعد يشع ضوءا ومن ثم يستحيل رؤيته مباشرة، ولكن من المعروف أنه عندما تموت النجوم الضخمة، سرعان ما تتخذ لها قبرا، إما كنجم نيوتروني أو كثقب أسود حسب كتلة النجم، لكن النجوم المتوسطة والصغيرة الكتلة لا بد أن تصبح عملاقا أحمر ثم قزما أبيض يبرد ببطء وهو يشيع ضوءا حتى يتحول إلى قزم أسود، ويقدر الفلكيون أن ذلك يستغرق على الأقل عشرة بلايين عام- وهو العمر المقدر لمجرتنا- لكي يصبح القزم الأبيض.. أسود. ومن هنا فربما لا تحتوي مجرتنا على أي أقزام سوداء، مما يجعل بحثنا عن المادة المظلمة يتجه وجهة أخرى.

كرات الغاز والجسيمات الغريبة

هناك نظريات تقول إن المادة المظلمة هي مادة عادية، وإنها مكونة من كرات غازية هائلة في مثل حجم كوكب المشتري تقريبا وأطلقوا عليها "المشتريات"، وهي توجد في الهالات التي تحيط بالمجرات الحلزونية، ولكنها أصغر وأبرد من أن تكتشفها التلسكوبات الأرضية، ولكن لا توجد دلائل على تكوّن أجسام فضائية أصغر بكثير من الشمس- مثل كرات الغاز التي في حجم كوكب المشتري - بأعداد كبيرة تكفي لتفسير وجود المادة المظلمة، وكذلك يبدو من غير المعقول وجود البلايين من هذه المشتريات في هالات المجرات، بدون أن تزداد كتلة بعض هذه الأجرام الفضائية بشكل يكفي لبدء عمليات الاندماج النووي بها، ومن ثم تصبح مرئية مثل النجوم.

ويعتقد عدد من الفلكيين أن المادة المظلمة ربما كانت تتكون من جسيمات ثقيلة نشأت وقت الانفجار الأعظم عند خلق الكون، أطلق عليها "الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل" أو اختصارا WIMP وهذه الجسيمات تنبأت بها نظرية التماثل الفـائق Super Symmetry التي تقول إن كل قوى الكون "أي الكهرومغناطيسية والجاذبية والقوة الضعيفة والقوة القوية" كانت موحدة في اللحظات الأولى من خلق الكون، وتبعا لهذه النظرية فإن الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل مستقرة ولا تزال موجودة حتى وقتنا هذا في شكل بقايا للانفجار الأعظم، ولكن هذه الجسيمات يصعب جدا اكتشافها لضعف تفاعلاتها المتبادلة مع المادة العادية، ومن ثم ربما تكون هي التي تشكل المادة المظلمة في الكون. ولكن كيف يمكن الكشف عن الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل؟.

أوضح الفيزيائيون أنه يمكن تزويد المختبرات المقامة تحت سطح الأرض، بمختلف أنواع أجهزة الكشف البالغة الحساسية للتعرف على هذه الجسيمات، ووجدوا أنه إذا تم تبريد بلورة من مادة السليكون النقي إلى درجة حرارة منخفضة جدا تقترب من الصفر المطلق "-273.15 درجة مئوية"، فإن اصطدام جسيم واحد من الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل بنواة ذرة السليكون قد ترفع درجة حرارة البللورة إلى قيمة يمكن قياسها، ومنذ عام 1989 وحتى الوقت الحاضر، يقوم الفيزيائيون التجريبيون في الولايات المتحدة وكثير من الدول الأوربية ببناء أجهزة كشف عن الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل، للتحقق من مدى صحة أنها تكوّن المادة المظلمة في الكون.

واهتم بعض الفيزيائيين الآخرين ببناء كاشفات لاصطياد جسيمات افتراضية يطلق عليها "الأكسيونات" Axions ربما تكون هي المادة المظلمة وقد تنبأت نظريات فيزياء الجسيمات دون الذرية بوجود الأكسيونات التي تشبه الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل، من حيث إنها تتفاعل بضعف شـديد مع المادة العادية ولكن كتلة الأكسيون تقل كثيرا عن كتلة الجسيم الكتلي ضعيف التفاعل، وفي المجال المغناطيسي القوي ربما يتحول الأكسيون إلى فوتون "وحدة الكم الضوئي" وتجري في الوقت الحاضر التجارب لتحديد ما إذا كان ممكنا الكشف عن هذه التحولات إذا كانت الأكسيونات موجودة بالفعل.

احتمال آخر يناقشه علماء الفلك بأن المادة المظلمة تتكون من المادة الظل Shadow Matter ، ويقول أنصار هذا الرأي إن الكون بمجرد نشأته انشطر إلى جزأين منفصلين، عالمنا الطبيعي بما فيه من مادة عادية والقوى الأربع التي سبق ذكرها، وعالم ظل له جسيماته الخاصة التي يمكن أن تتفـاعل مع جسيمات عالمنا، بواسطة الجاذبية فقط، أي أنه يمكن أن يقترب إلكترون عادي من إلكترون ظل ولا يشعر كلاهما بالشحنة الكهربائية التي يحملها، ولكن تكون الجاذبية هي القوة الوحيدة بينهما.

وهناك نظريات أخرى تحاول تفسير طبيعة المادة المظلمة، وأنها مكونة من جسيمات عجيبة غير مألوفة لنا، نشأت أيضا منذ اللحظات الأولى لخلق الكون وهي بذلك تشبه حفائر العصور الغابرة، وتتساقط على كوكب الأرض، وتخترق أجسامنا دون أن نشعر بها، ومـن هذه الجسيمات "القطب الأحادي"، وعلى الرغم من أن المغناطيسات دائما ثنائية الأقطاب، "شمال وجنوب" إلا أن هذا الجسيم يحمل وحدة واحدة مـن الشحنة المغناطيسية أي قطب مغناطيسي معزول.

أما الجسيم الآخر المرشح لتكوين المادة المظلمة فهو الكوارك "غريب"، والكواركات هي على الأرجح اللبنات الأساسية للمادة، وهي التي تكون النيوترونات والبروتونات وغيرها من الجسيمات دون الذرية الثقيلة التي يطلق عليها الهادرونات. وتظل المادة المظلمة محتفظة بأسرارها!.

تاكسى الفضاء

 

تاكسى الفضاء

تستعد شركة ( Space x ) لإطلاق صاروخها ( Falcon 9 ) فى رحلة فعلية كاملة تعد الأولى من نوعها إلى محطة الفضاء الدولية بعد إجراء تجربتين على نقل حمولة وهمية خلال عام ( 2010 )

الرحلة التى ينتظر أن يخوضها الصاروخ خلال أسابيع حاملا  كبسولة ( Dragon ) والمصممة لنقل طاقم بشرى وحمولات متنوعة .

كان مسئولو ( Space x ) قد احتفوا بتجارب إطلاق ( Falcon 9 ) والتى حققت نجاحا كبيرا بإعتبارها تطور مبشر فى تاريخ برنامج الفضاء الأمريكى وإن التأجيل فى إطلاق أول رحلة فعلية لتاكسى الفضاء يأتى على خلفية الدقة الشديدة فى تحرى أفضل معايير الأمن والأمان .

تأتى التجربة فى إطار مساعى ( Space x ) لنيل تعاقد دائم مع الإدارة الأمريكية لتولى نقل رواد فضاء ( ناسا ) إلى محطة الفضاء الدولية عقب توقف عمل مركبات الفضاء الحكومية منذ نهاية عام ( 2010 ) .

 

 

أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

9 / 2 / 2025

الوقائع المأساوية لموت الشمس

 

الوقائع المأساوية لموت الشمس

يبلغ عمر الشمس نحو ( 4057 مليار ) سنة وهذا يعنى أنها فى منتصف عمرها تقريبا فنجم مثل شمسنا يبلغ متوسط عمره نحو ( 10 مليار ) سنة وتقوم الشمس فى كل ثانية بتحويل ( 4 ملايين طن ) من مادتها إلى طاقة فى عملية تحويل الهيدروجين إلى هيليوم وبهذا المعدل تكون الشمس قد حرقت مادة تساوى كتلتها مائة ضعف كتلة كوكب الأرض .

بالتأكيد سيأتى اليوم الذى يستنفد فيه الوقود الشمسى لكن ما الذى سيحدث عندئذ وكيف يكون أثر ذلك فى مجموعتنا الشمسية ؟

يعتقد الفلكيون أن المجموعة الشمسية سوف تستمر بشكلها الحالى لمليار عام أخرى حين تبدأ الشمس فى الانهيار فى طريقها للانطفاء إلا أنه قبل أن يحدث هذا فإن هناك بعض التغيرات الأخرى التى ستحدث .

بالنسبة لكوكب المريخ فإن ميل مداره الحالى يتأرجح بين ( 15 / 35 درجة ) لكن الحسابات الفلكية تشير إلى أنه منذ ( 5 ملايين سنة ) كان ميل المدار يتأرجح بين ( 25 / 45 درجة ) وهذا يشير إلى أنه بعد ( 5 ملايين سنة أخرى ) سيكون ميل المدار قد تغير مرة أخرى وميل مدار كوكب ما يشير إلى كمية الضوء والحرارة التى تصل إلى الأجزاء المختلفة من سطحه ويؤدى تغير الميل هذا إلى تغيرات عنيفة فى المناخ على الكوكب ويؤدى تغير ميل مدار المريخ إلى خفض مدار دوران قمره ( فوبوس ) بمقدار (1.8 م ) فى القرن وباستمرار هذا سيكون مصير ( فوبوس ) من ( 30 / 80 مليون ) سنة الاصطدام بسطح المريخ أو التفتت إلى صخور صغيرة تشكل حلقة حول المريخ .

بالنسبة لزحل فليس من المتوقع أن تعيش حلقاته أكثر من ( 300 مليون عام ) أخرى حيث ستؤدى جاذبية أقمار الكوكب ( زحل ) إلى سحب الأجسام التى تدور فى الجزء الخارجى من الحلقات بينما ستتكفل جاذبية الكوكب ( زحل ) بجذب الباقى ليصبح زحل من دون حلقات .

أما ( نبتون ) فهناك مشكلة خاصة بقمره ( ترايتون ) حيث يتقهقر مدار القمر بالنسبة لكوكبه باستمرار إلى أن يصل إلى بعد معين يتجاوز فيه المسافة ( حد روش ) وعندها سيتفتت القمر بواسطة القوى ( المد / جزرية ) الخاصة بكوكب ( نبتون ) وبالتالى ستتكون حلقة حول الكوكب ( نبتون ) .

ويقدر الفلكيون أن هذا سيحدث ما بين ( 1.4 و3.5 مليار سنة )

من الأمور غير المستقرة فى المجموعة الشمسية موقع الكوكب ( بلوتو ) لأن هناك رنينا مداريا بين مدارى كل من ( بلوتو ) و ( نبتون ) يصبح من المستحيل على الفلكيين تحديد موضع ( بلوتو ) بدقة لما هو أبعد من ( 20 مليون سنة ) .

من ( 1.2 إلى 3.5 مليار سنة ) من الأن : ستشيخ الشمس وتزداد بريقا بنسبة 10% كل مليار سنة وسيزيد مستوى الإشعاع الذى تطلقه وسيؤثر هذا الأمر فى الحياة على الأرض بالتدريج إلى أن تفنى الحياة عليها وتصبح كوكبا مهجورا وقد تصبح الحياة ممكنة فى أعماق المحيطات فقط وفى خلال ( 3.5 مليار سنة ) ستصبح الظروف البيئية على الأرض مشابهة لما هى عليه الحال على كوكب ( الزهرة ) الأن عندها ستبدأ المحيطات فى الغليان ولن تصبح الحياة ممكنة حتى فى أعماق المحيطات وستصبح كل أشكال الحياة مستحيلة حيث سترتفع درجة الحرارة لدرجة أن الأرض ستفقد غلافها الجوى .

فى ذلك الوقت سترتفع درجة الحرارة على سطح المريخ لتذيب الجليد عند قطبيه وعندها ستصبح الظروف المناخية على المريخ مناسبة للحياة وسيحدث ذلك بين (1.4 و 2.5 مليار سنة )

5 مليارات سنة : سينفد الهيدروجين فى قلب الشمس فتبدأ الشمس فى الاعتماد على الهيدروجين الموجود فى طبقاتها السطحية الأقل كثافة وسيؤدى هذا لتمدد الشمس وتضخمها لأكثر من ( 80 ضعف ) قطرها الأصلى لتصل إلى ( العملاق الأحمر ) وسيؤدى هذا إلى منحها مظهرا باهتا بسبب الازدياد الهائل فى مساحة سطحها وستبرد درجة حرارتها إلى حد كبير .

وبينما تتمدد الشمس ستلتهم فى طريقها كوكب ( عطارد ) لكنها لن تصل إلى كوكبى الزهرة والأرض حيث أن الشمس ستكون قد فقدت نحو ( 28 % ) من كتلتها فستقل جاذبيتها وهذا سيدفع بالزهرة والأرض إلى مدارات أبعد وسيكون سطح الأرض عبارة عن مجرد طين ساخن بلا حياة ومن دون غلاف جوى .

فى ذلك الوقت ستكون أقمار المشترى وزحل خاصة تيتان ويوروبا قد سخنت لإذابة ثلوجها المتجمدة ولتصبح صالحة لاستقبال الحياة .

بعد مرحلة التضخم التى مرت بها الشمس سيسقط الهيليوم الذى تحول إليه الهيدروجين فى التفاعل الاندماجى الذى يحدث فى الشمس إلى قلب الشمس ستنكمش الشمس إلى حجم أكبر قليلا من حجمها الأصلى وستزداد الكثافة إلى الحد الذى يسمح لجزيئات الهيليوم بالاندماج معا لتكون ذرات الكربون وستزداد درجة الحرارة والضغط داخل المركز وسيستغرق الهيليوم ( 10 ملايين سنة ) ليندمج معا وستعود الشمس إلى حرق مخزونها المتبقى فى الطبقات السطحية وستعود مرة أخرى لمرحلة العملاق الأحمر وستدوم هذه المرحلة ( 100 مليون عام أخرى ) وبعدها ستنفصل الطبقة الخارجية للشمس إذ ستطلق الشمس كمية هائلة من المادة إلى الفضاء على شكل سديم .

إذا كان حجم الشمس أكبر من هذا لكانت قد مرت بمرحلة النجم المتفجر ( السوبرنوفا ) إلا أنها ستكتفى بهذا الحدث مع إطلاق رياح شمسية عاتية إلا أن هذه الرياح لن تكون كافية لتدمير الأرض تماما وستتحول الشمس إلى قزم أبيض منكمش وساخن وذى كثافة عالية جدا وصحيح أن الشمس ستكون قد فقدت نحو نصف كتلتها الأصلية إلا أنها ستكون بحجم مقارب لحجم الأرض مما يجعل الكثافة عالية بشكل غير عادى وستظهر الشمس فى ذلك الوقت من الأرض كنقطة من الضوء مماثلة فى الحجم لحجم كوكب الزهرة كما يرى من الأرض إلا أن هذه البقعة الضوئية سيكون لها ضوء يساوى نحو

( 100 ضعف ) الضوء الحالى للشمس .

فى ذلك الوقت ستكون جاذبية الشمس قد قلت والكواكب قد صارت فى مدارات أبعد وسيكون عطارد قد توقف عن الوجود منذ وقت طويل . الزهرة ستكون فى مدار أبعد من مدار الأرض الحالى والأرض فى مدار مقارب لمدار المريخ الحالى وباقى الكواكب ستكون قد غيرت أماكنها جذريا وستكون الكواكب مجرد أجسام متجمدة وهشة وميتة تدور حول نجمها المحتضر وستقل سرعة الدوران بسبب الانتقال إلى مدارات أبعد .

بعد ( 2 مليار سنة أخرى ) سيكون الكربون الذى تكون فى قلب الشمس قد تحول إلى الصورة الكريستالية أى أن الشمس ستتحول إلى ماسة كونية لامعة هائلة الحجم .