🔹 سیاه چاله ها ناحیه هایی در فضا هستند که در آنها کشش گرانشی به حدی قوی است که هیچ چیز نمی تواند از آنها فرار کند، حتی نور. این مناطق جذاب مورد توجه بی شمار مطالعات بوده اند، با این حال بخش هایی از فیزیک زیربنای تشکیل آنها هنوز کاملاً فهمیده نشده است.

سیاه چاله ها در اینکه چیزی که به نام سقوط گرانشی شناخته می شود، تشکیل می شوند. این عملاً انقباض یک جسم کیهانی است که به وسیله گرانش خودش ماده را به داخل می کشد ( یعنی به سمت مرکز گرانش جسم).

اینکه چنین جسم سقوطی سیاه چاله تشکیل می دهد یا نه، بستگی به خواص خاص جسم دارد. در برخی از موارد، یک جسم ممکن است بسیار نزدیک به آستانه باشد، با فرماندهی سخت در مورد اینکه آیا سیاه چاله تشکیل می دهد یا نه. این نوع سقوط منجر به اینکه چیزی که به عنوان پدیده های بحرانی شناخته می شود، پدید می آید.

فیزیکدانان برای درک پدیده های بحرانی در سقوط گرانشی برای دهه ها سعی کرده اند، زیرا برخی از ویژگی های آن توسط دیگر سیستم های فیزیکی شناخته شده اشتراک می گذارند. مقاله اخیر منتشر شده در Physical Review Letters توسط یک همکاری تحقیقاتی بین المللی بر اساس کالج Bowdoin در ایالات متحده و دیگر موسسات در آلمان، پراگ، انگلستان و پرتغال، توافق بین سه شبیه سازی عددی مستقل از این پدیده ها را یافت و برخی از معماهای ماندگار را در این حوزه مطالعه حل کرد.

“پدیده های بحرانی در سقوط گرانشی، نزدیک به شروع تشکیل سیاه چاله، اولین بار توسط Matt Choptuik حدود 30 سال پیش گزارش شد” توماس W. Baumgarte، مولف مشترک مقاله، به Phys.org گفت.

“بخشی از این اثرات که به اشتراک می گذارند بسیاری از ویژگی ها با پدیده های بحرانی در سایر زمینه های فیزیک (مثلاً فاز انتقالات در فیزیک آماری) و بخشی از آنها سؤالات اساسی در مورد ویژگی های نسبیت عمومی، بلافاصله مورد توجه بسیاری از پژوهشگران از زمینه های مختلف فیزیک قرار گرفت.”

دو ویژگی جذاب نهایی از سقوط گرانشی بحرانی، جهان گیری و خود شباهتی هستند. در این زمینه، عبارت جهان گیری به ایده ای است که مهم نیست چگونه محاسبه شروع می شود، همان طور که شروع تشکیل یک سیاه چاله نزدیک می شود، حل همیشه یکسان خواهد بود. خود شباهتی، از سوی دیگر، به این معنی است که این حل جهانی همیشه الگوهای یکسان را می تواند تکرار کند به دلایل فیزیکی مقیاس کاهش یافته است.

" در حالی که محاسبات Choptuik شامل یک فیلد اسکالر به عنوان یک منبع ماده بود، Andrew Abrahams و Chuck Evans به زودی بعد از آن اثرات مشابهی برای سقوط گرانشی امواج گرانشی ( یعنی برای خالص گرانش در فقدان هر گونه ماده) گزارش کردند. Baumgarte توضیح داد.
“یک تفاوت دیگر این است که Choptuik توانست فرضیه نسبیت کروی را بپذیرد، در حالی که امواج گرانشی نمی توانند در نسبیت کروی وجود داشته باشند، بنابراین Abrahams و Evans مجبور بودند فرضیه نسبیت کروی را کنار بگذارند. متأسفانه، بسیار سخت بود که این آخرین نتایج را تولید کنید، زیرا برخی از کدهای عددی کاملاً در این مورد شکستند، یا نتایجی را ارائه دادند که به نظر می رسید با آنهایی که Abrahams و Evans ارائه می دهد، متناقض است.”

پس از نتایج ظاهراً تناقضی که در دهه 1990 به دست آمد، طبیعت سقوط بحرانی “گرانش خالص” برای نزدیک به سه دهه به یک راز ناحله تبدیل شد. به تازگی، با این حال، سه گروه تحقیقاتی متفاوت انجام دادند که شبیه سازی های عددی مستقل از این فروپاشی را انجام داد، با استفاده از کدهای توسعه یافته به صورت مستقل.

“تمام این سه کد معادلات اینشتین از نسبیت عمومی را حل کردند، اما آنها از استراتژی های عددی کاملاً متفاوتی استفاده می کنند ( زمینه متد سامانه عقلی در مقابل متد تفاوت متناهی)” Baumgarte گفت. “مختصات دکارتی در مقابل مختصات قطبی کروی، شرایط گیج متفاوت، و غیره. همه سه کد تصمیمات متفاوتی برای شرایط قطع کردن ظاهری ( یعنی آنها انتخابات متفاوتی برای نرخ پیشروی زمان در کدها) می گیرند.”

هدف اصلی مطالعه اخیر توسط Baumgarte و همکارانش این بود که به طور جمعی سه شبیه سازی عددی که برخی از این سه تیم تحقیقاتی مستقل اخیراً به طور جداگانه انجام داده اند را بررسی کنند. بنابراین این مقاله تلاش مشترک بود برای بردن عملکرد تحقیقات مستقل خود به ارمغان آوردن نور تازه بر طبیعت سقوط گرانشی.

“به عنوان یک یافته اول، ما گزارش می دهیم که علیرغم تمام تفاوت های عددی، کدهای ما نتایج کاملاً سازگاری را برای سقوط بحرانی امواج گرانشی تولید می کنند. Baumgarte گفت. “این به ما اعتماد می دهد که این یافته ها درست هستند، و ساخت و ساز عددی نیست. انتخاب مناسب برای شرط برش، ضروری است: در میان انتخاب های دیگر متداول، انتخابی که برای بسیاری از سایر شبیه سازی های عددی نسبیت موفق بود، در این مورد شکست می خورد، که توضیح می دهد چا برای از تلاش های قبلی برای حل این مشکل شکست خورده است.

مشهود است که در سه شبیه سازی عددی مستقل از هم، پژوهشگران هیچ شواهدی پشتیبانی از خاصیت یگانگی یافت نشد. به عبارت دیگر، آنها متوجه شدند که شروع عددی با داده های اولیه مختلف می تواند به ارزش های مختلفی در حالی که به تشکیل سیاه چاله نزدیک می شود، منجر شود.

"یافته های ما یک قسمت دیگر از معما را توضیح می دهد." Baumgarte گفت. "برخی از مطالعات قبلی اختلافاتی با نتایج Abrahams و Evans گزارش کرده بودند و بنابراین به نظر می رسید که متناقض است. با این حال، آن مطالعات نیز از داده های اولیه متفاوت استفاده می کردند. بنابراین، ناسازگاری بین نتایج فقط در صورت فرض یگانگی، که ما هیچ گونه شواهدی برای آن نداشتیم، تناقض می سازد."

پژوهشگران، در حالی که هیچ سندی از یگانگی پیدا نکردند، شواهد تقریبی از خود-شباهت را پیدا کردند. با این حال، جالب است که برخلاف آنچه در مورد فروپاشی بحرانی در تقارن کروی مشاهده شد، خود شباهتی که مشاهده کردند دقیق به نظر نمی رسید.

در دهه 1990، Abrahams و Evans نیز خود-شباهت غیردقیق گزارش کرده بودند. بنابراین، این نتایج اخیر با یافته های قبلی تطابق دارند، پیشنهادی که احتمالاً نشان می دهد که انحرافات گزارش شده از خود-شباهت دقیق می تواند به عدم وجود تقارن کروی مرتبوط باشد.

کار اخیر Baumgarte و همکارانش ممکن است به زودی برای مطالعات عددی و نظری جدید به منظور بیشتر مطالعه و تجدید طیف نقد و بررسی بحرانی امواج گرانشی، راهی باز کند. این ممکن است فیزیکدانان را به نزدیک شدن به کشف طبیعت و رازهای این پدیده فیزیکی جذاب، که برای تشکیل سیاه چاله شناخته شده است، برساند.

"ما باور داریم که کار ما چندین سوال باز در زمینه بحرانی فرو ریختن امواج گرانشی را حل کرده است، اما چندین سئوال پیگیری باقی مانده است." Baumgarte افزود. "برای مثال، ما برای برخی از خانواده های داده های اولیه، راه حل های تقریبی خود-شباهت یافتیم، اما نه برای دیگران، و طبیعت 'راه حل آستانه' برای این خانواده های دیگر آشکار نیست."

"همچنین می توان با انجام شبیه سازی هایی با تنظیم بهتری نسبت به آغاز تشکیل سیاه چاله (به عنوان مثال با استفاده از کدهای عددی با وضوح بهتر و یا بهبودهای دیگر) بررسی شود که آیا یک راه حل بحرانی یگانگی برای تنظیمی که بهتر از هر کی از تا به حال به دست آورده، بوجود می آید."

"در نهایت، ما قصد داریم بررسی کنیم که چه چیزی باعث خروج از خود-شباهت دقیق می شود و تعیین کنیم چه این انحرافات به طور مستقیم دردسترسی به عدم تقارن کروی مرتبط است."

مترجم: آذین عباسی
ویرایشگر : ایلیا رستاک

📎 لینک مقاله:
https://phys.org/news/2023-11-puzzles-gravitational-collapse.html


━••●●●••━
@IUST_SSC
  ✨انجمن نجوم دانشگاه علم و صنعت

جو مریخ:
از دیرباز جو گازی مریخ شناخته شده بود، به طور مثال از اولین شواهد می‌توان به مقایسه‌ی عکس‌های فروسرخ و فرابنفش تهیه شده از این سیاره اشاره نمود.
تصاویری که با فیلتر‌های فرابنفش از مریخ گرفته شده است، شعاع این سیاره را با تقریبا به اندازه ۱۰۰ کلیومتر بزرگ‌تر نشان می‌دهند! این مقدار بیانگر ضخامت جو این سیاره است.

ترکیب شیمیایی:
طبق داده‌های طیف نگاری وایکینگ، قسمت اصلی جو این سیاره از کربن دی‌ اکسید تشکیل شده است(۹۵ درصد)، و بعد از آن نیتروژن و آرگون در مقام‌های دوم و سوم قرار می‌گیرند.

فصول مریخ در مقایسه با زمین:
هر دو سیاره ۴ فصل دارند و طول هر یک از فصول مریخ تقریبا دو برابر فصول زمین است. زاویه‌ی میل در هر دو سیاره علت اصلی فصول است که این مقدار برای زمین ۲۳.۵ درجه و برای مریخ ۲۵.۲ درجه می‌باشد.

همینطور لازم به ذکر است که تغییرات دما، طی شب و روز در مریخ بسیار شدیدتر از زمین می‌باشد، زیرا جو مریخ خیلی رقیق‌تر است.
جو این سیاره مانع تابش پرتوهای فرابنفش خورشید نمی‌شود؛ این پرتوها که بسیار زیان‌بار برای حیات هستند به سطح مریخ می‌رسند.

🔹 همگرایی گرانشی یا لنز شدگی گرانشی زمانی اتفاق می افتد که گرانش جسم جلویی، نورتابیده شده از جسم پشتی را خم کرده و تقویت می کند.این اثر توسط نظریه نسبیت عام اینشتین پیش بینی شده بود.همگرایی گرانشی نمایشی، زمانی اتفاق می افتد که گرانش نیرومند خوشه ای کهکشانی ، نور کهکشان پشت سرش را تقویت کند.منجمان می توانند از این اثر به عنوان یک عدسی بزرگ نما برای اکتشاف کهکشان های بسیار دور که بیش از ۱۳ میلیارد سال طول می کشد نورشان به زمین برسد ، استفاده کنند . گاه کهکشان چنان دقیق پشت خوشه قرار می گیردکه اثر همگرایی نور ، آن را به دایره ای هموار تبدیل می کند که حلقه اینشتین نام دارد. در مقیاس کوچک تر ، اثر مشابهی به نام ریز همگرایی گرانشی می تواند سیاره های فرا خورشیدی جدید را آشکار کند.وقتی ستاره ای از مقابل ستاره دیگر عبور می کند،انحراف مختصر ستاره جلویی از ستاره پشتی سرنخ هایی دقیق از وجود سیاره ای در حال گردش به دور ستاره جلویی به دست می دهد. این اثر به ستاره شناسان کمک می کند که سیاره های غیر قابل مشاهده ای را که به دور ستاره های غیر قابل مشاهده می گردند، کشف کنند.
━••●●●••━
@IUST_SSC
  ✨انجمن نجوم دانشگاه علم و صنعت

دو قمر کوچک مریخ، با نام‌های فوبوس به معنی ترس و دیموس به معنی وحشت، در سال ۱۸۷۷ توسط اِیسف هال کشف شدند. هر دو در صفحه استوایی مریخ و در خلاف جهت حرکت عقربه‌های ساعت به دور آن می‌چرخند.
حدس زده می‌شود که هر دوی این قمر‌ها سیارک‌های کربنی باشند که توسط مریخ از کمربند سیارکی ربوده شده‌اند. همانطور که مشاهده می‌شود، سطح هر دو قمر پوشیده از دهانه‌های برخوردی متعدد است.
فوبوس که ابعاد بزرگ‌تری دارد، رکورددار کمترین فاصله میان یک سیاره و قمر خود می‌باشد به طوری که نیروهای کشند گرانشی به مرور زمان شعاع چرخش آن را در هر سال به اندازه‌ی ۱.۸ متر کم می‌کنند.
دیموس قمر کوچکتر بیرونی است که از سطح مریخ به صورت نقطه‌ای نورانی دیده می‌شود. فوبوس و دیموس را نمی‌توان از عرض‌های جغرافیایی بالای مریخ مشاهده کرد، زیرا مدار تنگ این قمرها آن‌ها را زیر سطح افق قرار می‌دهد.
از دید ناظر واقع روی فوبوس، مریخ ربع آسمان را می‌پوشاند. فوبوس به اندازه‌ای به مریخ نزدیک است که گردش آن به دور مریخ، کمتر از چرخش مریخ به دور خودش طول می‌کشد و دوبار در روز از غرب طلوع و در شرق غروب می‌کند.
━••●●●••━
@IUST_SSC
  ✨انجمن نجوم دانشگاه علم و صنعت

🔹ماه خورشيد نمايش ز پس پرده زلف
آفتابی است كه در پيش سحابي دارد
«حافظ شیرازی»
یلدای باستانی بر تمام ایرانیان مبارک باد.
🌺🌺🌺

━••●●●••━
@IUST_SSC
  ✨انجمن نجوم دانشگاه علم و صنعت

شب هنگام، در مکانی بدون وجود آلودگی، به آسمان بالای سر خود نگاه می‌کنید و آن نقاط نورانی در سرتاسر این پهنه توجه شما را جلب می‌کنند. اما آنها چه هستند و چه چیزهایی برای گفتن دارند؟!

دنیای کیهان | CosmoVerse

----------------------------------
‌
سلام دوست خوبم امیدوارم حالت عالی باشه✋
یه خبر باحال برات دارم😁
بخش پادکست انجمن نجوم کار خودش رو شروع کرده و ازت دعوت میکنه که شنونده‌ای باشی برای گوینده‌ای که کیهانه✨🪐

https://t.me/cosmoverse_iust/10
🆔 @CosmoVerse_iust
━••●●●••━
@IUST_SSC
  ✨انجمن نجوم دانشگاه علم و صنعت

انجمن علمی دانشجویی نجوم دانشگاه علم و صنعت برگزار می‌کند: 
🎬اکران فیلم میان ستاره ای (interstellar)
🔹سه شنبه ۱۲ دی ماه
🔹 ساعت ۱۲_۱۵
🔹سالن شهید بهرامی
🔹مخصوص دانشجویان علم و صنعت
━••●●●••━
@IUST_SSC
  ✨انجمن نجوم دانشگاه علم و صنعت