تبلیغات
فیزیک مهندسی (Engineering Physics) - عدسی های گرانشی
 
فیزیک مهندسی (Engineering Physics)
www.Eng-Physics.com
                                                        
درباره وبلاگ

فیزیک مهندسی رشته ای برای پیوند فیزیک محض و علوم مهندسی است.
و با پیوند برقرار کردن بین این دو ، در چند دهه ی اخیر منجر به پیشرفت های شگرفی هم در تولید علم و هم در تکنولوژی شده است .
اساسا دلیل به وجود آمدن این رشته تربیت افرادی است که با آشنایی با دروس علوم پایه و توانایی کاربردی بتوانند میان علم و تکنولوژی ارتباط برقرار کنند که در کشور های صنعتی تا حد زیادی به این هدف نایل آمدند
اکنون جمعی از اولین دانشجویان فیزیک مهندسی ایران از دانشگاه صنعتی قم قصد بیان مطالب مورد نیاز در رابطه با رشته و دانشگاه مذکور را داریم

پشتیبانی


SWF support




Mehrdad support




Mamareza support




برای دسترسی سریع تر به مطالب مورد نظر از فهرست موضوعی زیر استفاده کنید


مدیر وبلاگ : Sajjad_Swf
نظرسنجی
کدوم قسمت بیشتر کار بشه؟؟











صفحات جانبی
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :

شنبه 28 دی 1392 :: نویسنده : Sajjad_Swf

بسم الله الرحمن الرحیم


مشاهدات نشان میدادند که میزان خمیدگی نور در گذر از کنار یک خوشه کهکشانی حکایت از وجود جرمی بسیار بیشتر از کل جرم قابل رویت و محاسبه شده در کهکشان داشت! به بیان ساده تر میزان خمیدگی نور بسیار بیشتر از آن بود که انتظار می رفت، بنابراین دانشمندان به این نتیجه رسیدند که باید مقدار قابل توجهی از جرم کهکشان ها از نظر پنهان مانده باشد. این معما که به " مسئله جرم گم شده در کائنات" مشهور شد سرانجام به اثبات حقیقت وجود ماده و انرژی تاریک جهان انجامید، حقیقتی درخشان که از وجود تاریک ترین ماده جهان حکایت می کرد.هرچند که وجود ماده و انرژی تاریک در جهان به اثبات رسیده است اما ماهیت و منشآ وجود آن همچنان گوشه ای از تاریکی های ذهن انسان را به خود اختصاص داده است.

به عنوان مقدمه از ماده ی تاریک یاد کردم ،چرا که یکی از محاسباتی که به کشف ماده تاریک جهان انجامید، استفاده دانشمندان از بزرگنمایی گرانشی به منظور محاسبه جرم کهکشان ها بود. ایده استفاده از این روش هوشمندانه به منظور محاسبه جرم اجرام آسمانی، نخستین بار توسط آلبرت انیشتین مطرح شد.

انیشتین معتقد بود هر جرمی چون سیارات، ستارگان و یا کهکشان ها قادر است موجب انحنای بافت فضا-زمان شود بطوریکه میزان این انحنا با جرم آن رابطه مستقیم دارد. بنابر این تئوری، نور در مسیر حرکت خود با نزدیک شدن به بافت فضا-زمان خمیده شده ی اطراف یک خوشه کهکشانی و با قرار گرفتن در معرض نیروی گرانش این خوشه، خمیده می شود.

 

خمیدگی ایجاد شده در فضا توسط یک جرم

 

 

 


همان طور که مسیر نور بر اثر عبور از عدسی منحرف می شود، هنگام عبور از کنار جرم هم منحرف می شود. پس می توانیم از ستاره ها، کهکشان ها و خوشه های کهکشانی به عنوان عدسی استفاده کنیم. نام این نوع عدسی ها را گذاشته اند عدسی گرانشی
پس از شکل گیری نسبیت عام، انحراف نور در کنار اجرام مطالعه شد. پیش تر از آن هم، این انحراف با استفاده از گرانش نیوتونی محاسبه شده بود. در گرانش نیوتونی می توان نور را نیز مانند ذره ای جرم دار در نظر گرفت و مسیر این ذره را در کنار جرمی دیگر به دست آورد. مسیر نور مانند مسیر هر ذره ی جرم داری، هنگام عبور از کنار جرمی دیگر (مانند خورشید) منحرف می شود. نسبیت عام، این انحراف را با رهیافتی دیگر به دست می دهد (البته مقدار نسبیتی انحراف دو برابر مقدار نیوتونی آن است)

 

این تصویر معروف به صلیب انشتین است

این پدیده ی ساده ی انحراف نور، بعدها در نجوم و کیهان شناسی رصدی، مهم شدهمان طور که مسیر نور بر اثر عبور از عدسی منحرف می شود، هنگام عبور از کنار جرم هم منحرف می شود. پس می توانیم از ستاره ها، کهکشان ها و خوشه های کهکشانی به عنوان عدسی استفاده کنیم، نام این نوع عدسی ها را گذاشته اند عدسی گرانشی
حالا می توانیم مسایل متنوع اپتیک را در این جا هم برسی کنیم: بزرگ نمایی تصویر، چند  تصویری، حلقه ای شدن تصویر، سوختیک ها(Caustics) و ... . یعنی می توانیم از خوشه ای کهکشانی، مانند تلسکوپ برای رصد کهکشان های دوردست استفاده کنیم. این عدسی پر جرم می تواند نور کهکشان های کم سو در دوردست را تقویت کند و به این ترتیب ما آن کهکشان را رصد کنیم. کاری که در شرایط ایده آل، بهتر از تلسکوپ های فضایی هم انجام می شود. یا این که می توانیم با استفاده از چند - تصویری شدن یا تغییر شکل تصویر و کمانی شدن تصویر، جرم عدسی را محاسبه کنیم. یعنی از روشی غیر مستقیم، جرم خوشه ای کهکشانی را تخمین بزنیم. امروزه این روش یکی از روش های اندازه گیری جرم خوشه های کهکشانی است. چون جرم ماده باعث انحراف نور می شود (چه ماده ی روشن باشد و چه ماده ی تاریک)، با اندازه گیری آثار همگرایی گرانشی در کهکشان های زمینه می توان تخمینی از میزان و توزیع جرم خوشه ی عدسی به دست آورد.

 

همگرایی گرانشی بسته به جرم عدسی ها، فاصله ها و موقعیت های زاویه ای که دارند، پدیده های متفاوتی را ایجاد می کند. این پدیده ها به سه دسته تقسیم می شوند:

1-      ریزهمگرایی گرانشی:


 
در این پدیده ی همگرایی گرانشی، تغییر شکل جرم زمینه یا چند - تصویری دیده نمی شود. آنچه رصد می شود تقویت نور چشمه است. یعنی مثلاً عدسی ای (ستاره ای) از جلوی چشمه ای (ستاره ای دیگر) عبور می کند و هنگام عبور، نور ستاره ی زمینه را همگرا می کند و از آن ستاره دو یا چند تصویر ایجاد می کند. به دلیل فاصله ی بسیار کم دو تصویر، ناظر نمی تواند این تصاویر را از هم تفکیک کند و در عوض آنچه مشاهده می کند، تقویت نور چشمه است. این پدیده در دو گستره مشاهده شده است:

1- چشمه و عدسی دو ستاره در کهکشان ما یا در همسایگان نزدیک ما (ابرهای ماژلانی بزرگ و کوچک) هستند. از این روش برای مشاهده ی غیر مستقیم کوتوله های قهوه ای وماده ی تاریک فشرده ی درون کهکشان استفاده می شود 2- نور رسیده از اختروش دور دست بر اثر عبور از درون یک کهکشان، توسط ستاره های آن کهکشان همگرا می شود و افت و خیزهایی در تصویرهای اختروش (که خود این تصویرها بر اثر همگرایی گرانشی ایجاد شده اند) دیده می شود.

 

2-      همگرایی قوی گرانشی
 

در این پدیده، تغییر شکل چشمه به خوبی قابل مشاهده است، یا این که چند تصویر از چشمه دیده می شود. حلقه ی اینشتین، تصویرهای چندگانه ی اختروش ها و کمان های بزرگ مثال هایی از این پدیده اند

 

 

 

 

3-      همگرایی ضعیف گرانشی
 

در پدیده های همگرایی ضعیف گرانشی، تغییر شکل در چشمه های زمینه بسیار کوچک است و به شکل کمان های بزرگ و حلقه ی اینشتین قابل مشاهده نیست. در نتیجه، فقط می توان با تحلیل کردن تعداد زیادی چشمه و اندازه گیری تغییر شکل آن ها، علامتی از همگرایی گرانشی دریافت کرد (شکل 4). اگر در ناحیه ای از کهکشان های زمینه به طور متوسط تغییر شکلی در کهکشان ها دیده شود علامتی از همگرایی ضعیف گرانشی است. از این روش برای بررسی توزیع جرم عدسی استفاده می شود
در این روش خطاهای آماری بسیار مهم اند. چون بیشتر کهکشان ها به طور ذاتی بیضی شکل اند و چون علامت همگرایی ضعیف گرانشی بسیار کوچک است، خطای حاصل از شکل ذاتی کهکشان ها و پهن شدگی نور توسط جو و تلسکوپ، بسیار مهم و تأثیرگذار است. روش های مختلفی برای کم کردن این خطاها به وجود آمده اند. و در حال کامل شدن اند. رصدهای همگرایی ضعیف گرانشی برای تخمین زدن پارامترهای کیهان شناسی هم به کار می روند و روشی هستند برای اندازه گیری توزیع جرم در عالم. البته خطاهای آماری بسیار مهم و دست و پاگیرند.
شکل 4، تصویر دو خوشه ی کهکشانی معروف به خوشه ی گلوله ای را نشان می دهد که باعث تغییر شکل کهکشان های زمینه شده اند. توزیع جرم خوشه ی گلوله ای، با روش همگرایی ضعیف گرانشی به دست آمده است. پربندها، خطوط هم پتانسیل گرانشی را نشان می دهند
گستره های مختلف همگرایی گرانشی، روش های مختلفی را در اختیار کیهان شناسان قرار داده اند تا جرم خوشه های کهکشانی، نمایه ی چگالی هاله ی ماده ی تاریک کهکشان ها، توزیع جرم خوشه های کهکشانی و پارامترهای کیهان شناسی (از جمله چگالی ماده در عالم) را بررسی و اندازه گیری کنند
این شاخه در کیهان شناسی هنوز نوپاست. همان طور که در بخش همگرایی ضعیف گرانشی توضیح داده شد،رصدهای دقیق تر در پیشبرد این شاخه بسیار مهم هستنداکنون پروژه های رصدی بزرگ و متفاوتی برای مطالعه ی عالم با استفاده از عدسی های گرانشی در حال طراحی و اجرا هستند. در آینده، تلسکوپ های زمینی و فضایی به کمک تلسکوپ های کیهانی (عدسی های گرانشی) تصویر بهتری از عالم به ما خواهند داد
منبع: نجوم، شماره

 

منابع:

 

نجوم شماره 191

http://en.wikipedia.org

http://fa.wikipedia.org

سایت باشگاه نجوم تهران

راسخون

 





نوع مطلب : پدیده های فیزیک، کاربردهای فیزیک، مقالات فیزیک، 
برچسب ها : نجوم، عدسی های گرانشی، اجرام سماوی، اثبات وجود ماده تاریک، ماده تاریک،






 
   
Online User