|
کهکشان ها کلکسیونی وسیع از ستاره ها میباشند. شاید در این تصویر
تلسکوپ هابل هزاران کهکشان ها در یک قاب جمع شده باشد. تخمین اینکه
چند کهکشان در کیهان وجود دارد کار سختی است، اما محاسبات تعدادشان
را میلیاردها تخمین می زند، در حالی که هر روز نیز به تعداد آن
اضافه می شود.
این تصویر، فرا ژرف هابل نمونه ای از قدیمی‌ترین کهکشانهایی است
که بشر تاکنون دیده است؛ کهکشانهایی که کمی پس از دوران
تاریک یعنی
۱۳.۲ میلیارد سال پیش شکل گرفته‌اند، زمانی که کیهان تنها ۴۵۰
میلیون سال از عمرش گذشته بود. میدان
دید فرا ژرف هابل
یک مشکل دیگر محدودیت امکانات برای گرفتن تصاویر بهتر از کهشان ها
میباشد، که تلسکوپ ها به قطر آینه ها و تجهیزات بیشتری نیاز داراند
و در بالای اتمسفر قرار گیرند تا از تحریف تصویر توسط جو زمین
جلوگیری کنند. در حالی که تخمین کارشناسان متفاوت است مقدار قابل
قبول عددی برابر ۱۰۰ تا ۲۰۰ میلیارد کهکشان است. بهترین تعداد
شمارش کهکشان ها مربوط به هابل است که بهترین ابزار را برای محاسبه
و تخمین دارد. هابل در سال ۱۹۹۰ به فضا پرتاب شد، در ابتدا دارای
آشفتگی در آینه اصلی اش بود که با شاتلی که در ۱۹۹۳ پرتاب شد اصلاح
شد و تا می ۲۰۰۹ مجددا توسط ماموریت شاتل ارتقا و تعمیر شد. در سال
۱۹۹۵ ستاره شناسان به یک منطقه خالی در صوت فلکی دب اکبر رسیدند و
مشاهدات خود را ده روز در آنجا متمرکز نمودند، نتیجه مشاهده ۳۰۰۰
کهکشان با نور ضعیف در یک قاب تصویر و ثبت عمیق ترین تصویر از جهان
هستی تا آن موقع بود. زمانی که هابل با ابزارهایش در سال ۲۰۰۳ و
۲۰۰۴ به روز شد، دانشمندان میدان
فرا ژرف هابل را
در صورت
فلکی کورهکه بیش از ۱۰ هزار کهکشان در یک نقطه کوچک جمع شده
بود را مشاهده کردند.
در سال ۲۰۱۲ مجددا ابزارهای این تلسکوپ به روز شد و هابل موفق به
مشاهده ۵۵۰۰ کهکشان جدید شد. هابل تخمین زد که صد میلیارد کهکشان
باید در جهان قابل مشاهده باشد، اما این مقدار به ۲۰۰ میلیارد
افزایش یافت. داده های اصل کیهان شناسی به نظریه نسبیت اینشتین بر
می گردند، یکی از یافته های اصلی نسبیت جاذبه است که یک آشفتگی در
فضا و زمان است. بر اساس دانسته ها چندین دانشمند از جمله اینشتین
سعی کردند تا بفهمند جاذبه چگونه کل جهان را تحت تاثیر قرار می دهد.
ساده ترین فرضیه این است که اگر شما همه محتویات جهان را با چشم
انداز ضعیفی محاسبه کرده باشید در همه جا و همه جهت ها مشابه است.
ناسا اعلام کرده که ماده در جهان ما همگن و دارای
خواص فیزیکی مشابه میباشد
که از مقیاس های متوسط ما بسیار بزرگتر میباشد و این اصل کیهان
شناسی نامیده می شود. یک مثال از اصل کیهان شناسی تابش پس زمینه
کیهانی است، امواجی که از مراحل اولیه کیهان بعد از بیگ بنگ باقی
مانده است، دانشمندان با استفاده از ماهواره WMAP توانستند امواج CMB را
تشخیص دهند. چه تعداد از کهکشان ها در طول زمان تغییر می کنند؟
اندازه گیری گسترش کیهان از طریق مشاهده کهکشان ها به ما نشان می
دهد که کائنات ۱۳.۸۲ میلیارد سال دارد. در هر حال با پیرتر شدن
کیهان، کهکشان ها دورتر و دورتر شدند و این کار مشاهدات را سخت تر
می کند. بنابراین کیهان با سرعت سریع تر از سرعت نور گسترش و
انبساط می یابد که این قوانین مجاز اینشتین را نقض نمی کند، زیرا
این کهکشان ها نیستند که با چنین سرعتی در فضا پیش می روند، بلکه
این خود فضاست که در حال گسترده شدن و انبساط با آهنگی سریع میباشد
و تنها کهکشان ها را با خود می برد.
این مفهوم جهان قابل مشاهده است جهانی که ما می توانیم در ۱ تا ۲
تریلیون سال بعد کهکشان ها و جهان پیرامونمان را ببینیم. ما می
توانیم نوری را که از کهکشان ها می آیند و زمان کافی داشتند تا به
ما برسند را ببینیم. این به بدان معنی نیست که آنها هنوز وجود
دارند. همچنن کهکشان ها هم در طول زمان تغییر می کنند، کهکشان راه
شیری در مسیر برخورد با کهکشان آندرومدا قرار دارد و در چهار
میلیارد سال دیگر در نهایت با آن ترکیب و یک کهکشان خواهد شد و
ساکنان آن کهکشان جهان را تیره تر مشاهده خواهند کرد. زمانی که
تمدن تازه آغاز شد هیچ مدرکی دال بر اینکه در جهان صد میلیارد
کهکشان وجود دارد، نبود و ساکنان آن گسترش کائنات را نمی دیدند و
قادر نبودند بگویند بیگ
بنگ ( انفجار بزرگ
) به وقوع پیوسته است.
همانطور که جهان
اولیه تورم یافته
است، جهان های دیگر نیز طبق تئوری های موجود می تواند متورم شده
باشد و جهان
های موازی دیگر
مانند بادکنک در اندازه های مختلف با ماده مخصوص خود و با قوانین
فیزیکی خاص خود در حال گسترش می باشند. اگر در جهان های دیگر نیز
کهکشان ها وجود داشته باشند، هیچ راه مستقیمی برای مشاهده آنها
نیست، بنابراین شاید تعداد کهکشان ها بیشتر از ۲۰۰ میلیارد باشد.
ستاره شناسان در جهان ما نیز می توانند کهکشان هایی که ۴۵۰ میلیون
سال بعد از بیگ بنگ شکل گرفته اند را مشاهده کنند. پس از قرار گیری
تلسکوپ فضایی جیمز وب در مدار زمین در سال ۲۰۱۸ دانشمندان می
توانند کهکشان هایی که ۲۰۰ میلیون سال بعد از بیگ بنگ به وجود آمده
اند را نیز مشاهده کنند. با توجه به مشاهدات دانشمندان تعداد ۲۰۰
میلیارد کهکشان را برای جهان قابل مشاهده ما محتمل می باشد.
منبع : space
نقل از
بیگ بنگ
مرز بین ایمان و تجربه
نامه سرگشاده به
حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی
How Many Galaxies Are There?
Galaxies those vast collections of stars that populate our
universe are all over the place. Perhaps the most resonant
example of this fact is the Hubble eXtreme Deep Field, a
collection of photographs from the Hubble Space Telescope
revealing thousands of galaxies in a single composite picture.
Estimating how many galaxies are throughout the universe is a
tougher job, however. Sheer numbers is one problem once the
count gets into the billions, it takes a while to do the
addition. Another problem is the limitation of our instruments.
To get the best view, a telescope needs to have a large aperture
(the diameter of the main mirror or lens) and be located above
the atmosphere to avoid distortion from Earth's air.
While estimates among different experts vary, an acceptable
range is between 100 billion and 200 billion galaxies, Mario
Livio, an astrophysicist at the Space Telescope Science
Institute in Baltimore, told Space.com.
Called the eXtreme Deep Field, or XDF, the photo was assembled
by combining 10 years of NASA Hubble Space Telescope photographs
taken of a patch of sky at the center of the original Hubble
Ultra Deep Field. The XDF is a small fraction of the angular
diameter of the full Moon. Image released September 25, 2012.
Credit: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch
(University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (Leiden
University), and the HUDF09 Team
Going deep
To the best of Livio's knowledge, Hubble is the best instrument
available for galaxy counting and estimation. The telescope,
launched in 1990, initially had a distortion on its main mirror
that was corrected during a shuttle visit in 1993. Hubble also
went underwent
several upgrades and service visits until
the final shuttle mission there in May 2009.
In 1995, astronomers pointed the telescope at what appeared to
be an empty region of Ursa Major, and collected 10 days' worth
of observations. The result was an estimated 3,000 faint
galaxies in a single frame, going as dim as 30th magnitude. (For
comparison, the North Star or Polaris is at about 2nd
magnitude.) This image composite was called the Hubble Deep
Field and was the furthest anyone had seen into the universe at
the time. [Related:
Brightest Stars: Luminosity & Magnitude]
As the Hubble telescope received upgrades to its instruments,
astronomers repeated the experiment twice. In 2003 and 2004,
scientists created the Hubble Ultra Deep Field, which in a
million-second exposure revealed about 10,000 galaxies in a
small spot in the constellation Fornax.
In 2012, again using upgraded instruments, scientists used the
telescope to look at a portion of the Ultra Deep Field. Even in
this narrower field of view, astronomers were able to detect
about 5,500 galaxies. Researchers dubbed this the eXtreme Deep
Field.
All in all, Hubble reveals an estimated 100 billion galaxies in
the universe or so, but this number is likely to increase to
about 200 billion as telescope technology in space improves,
Livio said.
Counting stars
Whatever instrument is used, the method of estimating the number
of galaxies is the same. You take the portion of sky imaged by
the telescope (in this case, Hubble). Then using the ratio of
the sliver of sky to the entire universe you can determine the
number of galaxies in the universe.
"This is assuming that there is no large cosmic variance, that
the universe is homogenous," Livio said. "We have good reasons
to suspect that is the case. That is the cosmological
principle."
The principle dates back to Albert Einstein's theory
of general relativity at
the turn of the last century. One of general relativity's
findings is that gravity is a distortion of space and time. With
that understanding in hand, several scientists (including
Einstein) tried to understand how gravity affected the entire
universe.
"The simplest assumption to make is that if you viewed the
contents of the universe with sufficiently poor vision, it would
appear roughly the same everywhere and in every direction," NASA
stated. "That is, the matter in the universe is homogeneous
and isotropic when averaged over very large scales. This is
called the cosmological principle."
One example of the cosmological principle at work is the cosmic
microwave background, radiation that is a remnant of the
early stages of the universe after the Big Bang. Using
instruments such as NASA's Wilkinson Microwave Anisotropy Probe,
astronomers have found the CMB is virtually identical wherever
one looks.
Would the number of galaxies change with time?
Measurements of the universe's expansion through watching
galaxies race away from us show that it is about 13.82
billion years old. As the universe gets older and bigger,
however, galaxies will recede farther and farther from Earth.
This will make them more difficult to see in telescopes.
The universe is expanding faster than the speed of light (which
does not violate Einstein's speed limit because the expansion is
of the universe itself, rather than of objects traveling through
the universe). Also, the universe is accelerating in its
expansion.
This is where the concept of the "observable universe" the
universe that we can see comes into play. In 1 trillion to 2
trillion years, Livio said, this means that there will be
galaxies that are beyond what we can see from Earth.
"We can only see light from galaxies whose light had enough time
to reach us," Livio said. "It doesnt mean that thats all there
is in the universe. Hence, the definition of the observable
universe."
Galaxies also change over time. The Milky Way is
on a collision course with the nearby Andromeda Galaxy, and
both will merge in about 4 billion years. Later on, other
galaxies in our Local Group the galaxies closest to us will
eventually combine. Residents of that future galaxy would have a
much darker universe to observe, Livio said.
"Civilizations started then, they would have no evidence that
there was a universe with 100 billion galaxies," he said. "They
would not see the expansion. They would probably not be able to
tell there was a Big Bang."
What about other universes?
As the early universe inflated, there are some theories that say
that different
"pockets" broke away and formed different universes. These
different places could be expanding at different rates, include
other types of matter, and have different physical laws than our
own universe.
Livio pointed out there could be galaxies in these other
universes if they exist but we have no way right now of
knowing for sure. So the number of galaxies could even be
greater than 200 billion, when considering other universes.
In our own cosmos, Livio said, astronomers will be better able
to refine the number upon the launch of the James
Webb Space Telescope (for
which his institute will manage the mission operations and
science). Hubble is able to peer back at galaxies that formed
about 450 million years after the Big Bang. After James Webb
launches in 2018, astronomers anticipate they can look as far
back as 200 million years after the Big Bang.
"The numbers are not going to change much," Livio added,
pointing out the first galaxies probably formed not too long
before that. "So a number like 200 billion [galaxies] is
probably it for our observable universe."
Source:
Space
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
آخرین
مقالات |
