منبع روزنامه شرق – 28 اردیبهشت – نوشته پاتريك بارى- ترجمه سليمان فرهاديان:

انتخاب مقاله : حسین غروی

كيهان از ذرات بسيار ريزى پر شده است كه سرنوشت ستاره ها و سيارات جوان را مشخص مى كند. اكنون دانشمندان ناسا مى توانند خواص اين ذرات گرد و غبار دوردست ها را در آزمايشگاه ها بررسى كنند.

آيا فضا خالى است؟

تقريباً! فضاى بين ستاره اى تقريباً همانند بهترين خلاءهايى كه دانشمندان در زمين ايجاد كرده اند، خالى است؛ اما در فضا مولكول هاى گاز و ذرات گرد و غبار كم و بيش به اين خلأ وارد مى شود. شايد به نظر برسد پراكندگى چنين ذرات خرد و ناچيزى در فضاى خالى بين ستارگان از اهميت چندانى برخوردار نباشد، اما واقعيت آن است كه اين ذرات نقش مهمى در تشكيل ستاره ها، سياره ها و بسيارى از پديده هاى اخترفيزيكى ديگر دارند.

پژوهشگران مركز پروازهاى فضايى مارشال ناسا (MSFC) براى درك بهتر واكنش اين ذرات غبار به وضعيت فضا، دستگاهى را در آزمايشگاه پلاسماى غبار (DPL) ساخته اند كه ذرات مجزاى غبار را در وضعيت نزديك به خلأ معلق نگه مى دارد. وقتى كه يك ذره غبار در تله افتاد، دانشمندان آن را با انواع پرتوهايى كه در فضا وجود دارد بمباران كرده و نتيجه عمل را مشاهده مى كنند. كاترين ونتورينى (Venturini.C) كه حين تحصيل كارشناسى ارشد فيزيك در دانشگاه آلاباماى هانتسويل به مدت چهار سال روى اين طرح كار كرده است مى گويد: «كار ما اين است كه يك ذره را گرفته و آن را در معرض اين محيط شبه فضايى قرار دهيم و ببينيم در بار الكتريكى و ساير خواص آن چه تغييراتى به وجود مى آيد. بار الكتريكى يك ذره غبار موجود در فضا به علاوه عوامل ديگر، مشخص مى كند كه چگونه ذره هاى كوچك غبار به يكديگر متصل شده و ذره هاى بزرگى را به وجود مى آورند كه در نهايت به تشكيل ستارگان و سياره ها منجر مى شود.گرانش ذره هاى گرد و غبار و مولكول هاى گاز موجود در ابرهاى بين ستاره اى را به سوى يكديگر جذب مى كند، اما از آنجايى كه در فاصله هاى كوتاه بسيار قوى تر از گرانش عمل مى كند، حتى وجود يك دامنه الكترواستاتيك كوچك بين ذرات غبار مى تواند بر رمبش اين ابرها تاثير بگذارد (يا حتى مانع رمبش آنها شود) از طرف ديگر دماى گاز موجود در ابرها، در صورتى كه فشارش افزايش يابد، زياد مى شود.

اگر اين ابر نتواند اين حرارت را با تابش از خود دور كند اين نيروى منبسط كننده حرارتى مانع تراكم بيشتر آن مى شود. ذرات غبار موجود در ابرها مى توانند اين حرارت را به شكل نور زير قرمز تابش كنند و در نتيجه ابر سرد شده و عمل رمبش ادامه پيدا مى كند.

اگر يك سحابى با رمبيدن به يك سيستم ستاره اى بدل شود، اين ذرات غبار بسيارى از عنصرها همانند كربن، آهن، منيزيم، و سيليسيم را فراهم مى آورد كه اجزاى تشكيل دهنده سياره ها محسوب مى شود. (برخلاف ذره هاى غبار خانگى كه عمدتاً از سلول هاى مرده پوست و ساير اجزاى آلى تشكيل شده است، غبارهاى كيهانى احتمالاً از عنصرهاى سنگين تر ساخته شده اند.) نقشى كه غبارهاى كيهانى در تشكيل سياره ها و ستارگان دارند يكى از چندين عاملى محسوب مى شود كه باعث مى شود اخترشناسان به درك خواص اين ذره هاى گرد و غبار علاقه مند شوند.علاوه بر اينها ذرات غبار در ايجاد چندين پديده زيباى كيهانى نيز نقش مهمى دارند، از جمله: حلقه هاى سياره اى (همانند حلقه موجود در اطراف سياره كيوان)، دنباله دراز و كشيده ستارگان دنباله دار و ابرهاى رنگين و تماشايى سحابى ها حلقه هاى كيوان داراى قسمت هاى دايره اى عجيبى است كه به آن پره (Spoke) مى گويند.

از آنجايى كه اين پره ها از هر دو طرف صفحه حلقه اى مشاهده مى شوند، گمان مى رود اين پره ها از غبارها و ذره هاى ميكروسكوپى باردارى تشكيل شده است كه در اطراف صفحه حلقه اى معلقند. يك احتمال ديگر آن است كه يك شهاب سنگ با حلقه كيوان برخورد كرده و ذرات گرد و غبار را از بعضى قسمت هاى اين حلقه جدا كرده باشد. زمانى كه فضاپيماى وويجر براى اولين بار اين پره ها را مشاهده كرد، به نظر رسيد كه حركت اين پره ها از قوانين گرانش عدول كرده است و به همين دليل تعجب و حيرت دانشمندان را برانگيخت. از آنجايى كه پره ها با همان سرعت ميدان مغناطيسى كيوان مى چرخند، احتمال مى رود نيروهاى الكترومغناطيسى در اين پديده دخيل باشند.

دم دنباله دارها نيز داراى مقدار زيادى غبار است و زمانى كه دنباله دار از نزديكى خورشيد عبور مى كند، مقدار زيادى گاز از آن خارج مى شود. ونتورينى مى گويد به دليل آنكه دنباله دارها عمدتاً از يخ و غبار تشكيل شده است، پژوهش بر روى خواص غبارهاى كيهانى به دانشمندان كمك مى كند تا دنباله دارها را بهتر بشناسند.سحابى هاى بين ستاره اى نيز پر از گرد و غبار است. درصد غبار در سحابى هاى بين ستاره اى نيز پر از گرد و غبار است. درصد غبار در سحابى ها از درصد همين ماده در دنباله دارها بسيار كمتر است- كمتر از يك درصد- ولى باز هم غبار آثار بسيار مهمى در خواص اين سحابى ها دارد. براى مثال غبارها در نحوه بازتاب، نشر و جذب نور توسط اين ابرها تاثير مى گذارد.

هنگامى كه يك ابر بين ستاره ساير اجسام نجومى را كه دانشمندان درصدد بررسى آنند، پشت خود پنهان مى كند، درك خواص نورى ابرهاى بين ستاره اى از اهميت فوق العاده اى برخوردار مى شود.سحابى هاى تيره مسير نور ستاره هايى را كه پشت آنان واقع شده اند، كاملاً سد مى كنند و بدين ترتيب يك تكه سياه در آسمان به وجود مى آيد. بعضى سحابى ها با بازتاب نور ستاره هاى نزديك مى درخشند (همانند ابرهاى موجود در جو زمين كه با نور خورشيد درخشان مى شود) در حالى كه بعضى از سحابى هاى ديگر از خود پرتوهايى با نور زير قرمز منتشر مى كنند.

دكتر جيمز اسپان (Spann.J) يكى از محققان ارشد آزمايشگاه پلاسماى غبار مى گويد: «قسمت زيادى از نور زير قرمزى كه در آسمان مشاهده مى شود از غبارهاى فضايى منشا مى گيرد. چه بسيار اوقاتى كه اخترشناسان آرزو مى كردند اى كاش چنين نورهايى وجود نداشتند، ولى وجود دارند و اخترشناسان مجبور مى شوند براى پژوهش در مورد ساير اجرامى كه مورد نظر آنان است، اثر اين غبارها را حذف كنند.»آزمايشگاه پلاسماى غبار دانشمندان مركز پروازهاى فضايى مارشال را قادر مى سازد به تحقيق در مورد خواص نورى ذرات گرد و غبارى بپردازند كه در دستگاه هاى آنان به دام افتاده اند.

ونتورينى مى گويد با انجام ساير آزمايش ها، نحوه تفرق، جذب و نشر نور با فركانس هاى مختلف توسط ذرات غبار با اندازه و تركيب هاى متفاوت اندازه گيرى مى شود. در پژوهش هايى كه پيش از اين در آزمايشگاه پلاسماى غبار انجام شده است، اثر تابش ماوراى بنفش و پرتو الكترون روى ذرات گرد و غبار فضايى شبيه سازى شده، تعيين شده است.در اين آزمايش ها پرتوهاى الكترونى به كار رفته است تا شرايط پلاسما را به وجود آورد. زيرا بعضى اوقات ذرات گرد و غبار در پلاسما شناورند، نام «آزمايشگاه پلاسماى غبار» نيز به همين موضوع اشاره مى كند.پژوهشگران مركز پروازهاى فضايى مارشال با آزمايشگاه پلاسماى فضايى دانشگاه آبورن همكارى مى كنند تا بتوانند دستاوردهاى اين آزمايش ها را كامل كنند.آزمايشگاه پلاسماى فضا كه تحت سرپرستى دكتر ادوارد توماس فعاليت مى كند، به جاى آن كه آزمايش هايى درباره ذرات مجزاى گرد و غبار انجام دهد، به تحقيق در مورد گروه هاى بزرگ ذرات مى پردازد.

دكتر ميان عباس (M. Abbas) يكى از دانشمندان مركز پروازهاى فضايى مارشال و محقق ارشد پژوهش هاى مربوط به خواص نورى ذرات غبار و فرآيندهاى تراكم آنها مى گويد: «خواص ذرات مجزاى غبار را كه ما اندازه مى گيريم، با نتايج پژوهش هايى كه گروه توماس انجام مى دهند به يكديگر مربوط مى شود.

ما به ذرات مجزاى غبار نگاه مى كنيم و دكتر توماس مجموعه هاى بزرگى از آنها را زير نظر مى گيرد، بنابراين نتايج هركدام از اين نوع تحقيق كامل كننده نتايج گروه ديگر است.»ونتورينى مى گويد كارهاى آزمايشگاهى فقط يك جنبه از تلاش ما براى درك بهتر خواص غبارهاى كيهانى است: «بايد جنبه هاى ديگر را نيز مدنظر قرار داد تا بتوان تصوير كامل را درك كرد.بيش از اين براى درك خواص اين ذرات، مدل سازى هايى انجام داديم، ابزارهاى نظرى و اطلاعات حاصل از مشاهدات ماهواره اى را به خدمت گرفتيم و اكنون بايد به پژوهش هاى آزمايشگاهى بپردازيم تا بتوانيم صحت و سقم ساير قسمت ها را ارزيابى كنيم.»ونتورينى در ادامه مى گويد ماموريت هايى كه ماهواره ها و تجهيزات مختلف- همانند كاسينى- گاليله و استارداست- انجام داده و خواص غبارهاى بين ستاره اى را اندازه گيرى كرده اند، طى دهه گذشته موجى از علاقه مندى به اينگونه پژوهش را موجب شده است.

ونتورينى مى گويد: با استفاده از اطلاعات ارائه شده توسط ماهواره ها دريافتيم نقش اين ذرات كوچك گرد و غبار بسيار مهم تر از آن چيزى است كه تاكنون فكر مى كرديم.

FirstScience.com