چرا کهکشان‌ها می‌چرخند؟ + فیلم
شاید پرسش این که «چر کهکشان‌ها می‌چرخند؟» به نظر ساده بیاید اما وقتی به جواب این سوال فکر کنید مشکلاتی پیش روی خود خواهید دید.
شاید پرسش این که «چرا کهکشان‌ها می‌چرخند؟» به نظر ساده بیاید، اما وقتی به جواب این سوال فکر کنید مشکلاتی پیش روی خود خواهید دید. فرض کنید یک سیستم بسته از گاز را رها کنید تا به خاطر گرانش خودش منقبض شده و به یک کهکشان بزرگ با انبوهی از ستارگان و سحابی‌ها تبدیل شود. به راحتی می‌توان نشان داد که اگر همه ذرات گاز در ابتدا ساکن باشند، یا حتی در حال انبساط با جهان باشند، آنگاه کهکشان نهایی هیچ گونه چرخشی نخواهد داشت.
جرج گاموف فکر می‌کرد که شاید شرایط ابتدایی کیهان ما که بسیار آشوبناک بوده، چرخشی اولیه به ذرات گاز بخشیده که تا کنون دوام آورده است. اما تحقیقات بعدی نشان داد که چنین چیزی ناممکن است، کیهان اولیه محیطی بسیار همگن و بدون آشوب بوده است. فرد هویل در سال ۱۹۴۹ پیشنهاد دیگری مطرح می‌کند. یکی از فرض‌هایی که در ابتدا مطرح کردیم صحیح نیست: گازی که نهایتا قرار است تبدیل به کهکشان شود یک سیستم «بسته» نیست و با گاز‌های اطراف که قرار است کهکشان‌های همسایه را تشکیل دهند در حال تعامل گرانشی است. گشتاوری که از طریق این تعامل گرانشی روی گاز در حال سقوط اثر می‌کند، نهایتا باعث ایجاد چرخش در کهکشان نهایی می‌شود.
جرج گاموف فکر می‌کرد که شاید شرایط ابتدایی کیهان ما که بسیار آشوبناک بوده، چرخشی اولیه به ذرات گاز بخشیده که تا کنون دوام آورده است. اما تحقیقات بعدی نشان داد که چنین چیزی ناممکن است، کیهان اولیه محیطی بسیار همگن و بدون آشوب بوده است. فرد هویل در سال ۱۹۴۹ پیشنهاد دیگری مطرح می‌کند. یکی از فرض‌هایی که در ابتدا مطرح کردیم صحیح نیست: گازی که نهایتا قرار است تبدیل به کهکشان شود یک سیستم «بسته» نیست و با گاز‌های اطراف که قرار است کهکشان‌های همسایه را تشکیل دهند در حال تعامل گرانشی است. گشتاوری که از طریق این تعامل گرانشی روی گاز در حال سقوط اثر می‌کند، نهایتا باعث ایجاد چرخش در کهکشان نهایی می‌شود.
نظریه ساختارهای کیهانی
جمیز پیبلز، در سال ۱۹۶۹ اولین محاسبات را بر مبنای همین تصویر هویل انجام داد. پیبلز از پیشروان نظریه تشکیل ساختارهای کیهانی است، نظریه‌ای که تصویری دقیق از نحوه شکل گرفتن کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی به دست میدهد، ابزار‌های ریاضی و مفاهیم فیزیکی که به کمک پیبلز توسعه یافته بودند چنین محسباتی را ممکن می‌ساخت (در واقع ۵۰ سال بعد یعنی در سال ۲۰۱۹، پیبلز به خاطر سهمی که در پیشبرد کیهانشناسی داشت برنده جایزه نوبل فیزیک شد). کیهان‌شناسان دیگری همچون دُرشکویچ و وایت با ادامه دادن این مسیر و انجام شبیه‌سازی و محاسبات بیشتر نهایتا تصویر دقیقی از منشا چرخش اولیه کهکشان‌ها به دست دادند که بین کیهان‌شناسان به «نظریه گشتاور کشندی» معروف شد. قلب این نظریه همان پیشنهاد هویل است؛ ماده‌ای که قرار است نهایتا به کهکشان تبدیل شود، اگر تحت اثر میدان گرانشی مواد اطراف خودش قرار بگیرد، به خاطر گشتاور آن‌ها شروع به چرخش خواهد کرد.
ارسال نظرات
نظرات مخاطبان
انتشار یافته: ۲
در انتظار بررسی: ۰
گرانش دقیقا شبیه به یک شعله شمع عمل می کند و در حالتی که شمع ثابت است مقدار شعله در دو سمت شمع تقارن دارد ولی به محض حرکت شمع ، شعله آن تمایل به انتشار به سمت مخالف حرکت را دارد چون شعله شمع مستقل از شمع است و این مورد در مورد گرانش هم کاملا صدق می کند.
بنابراین همانگونه که با حرکت شمع ، شعله آن تجمع بیشتری در مخالف جهت حرکت پیدا می کند ، با حرکت اجسام هم اثر گرانش حاصل از آن جسم تجمع بیشتری در راستای مخالف حرکت جسم پیدا می کند و دلیل اصلی این قضیه این است که گرانش برای انتشار مانند نور محدودیت سرعت دارد و به صورت آنی و لحظه ای عمل نمی کند.
این یعنی همانطور که اگر یک شمع در حالت ساکن نتواند شمع های کناری خود را روشن کند ولی در حالت حرکت دسته جمعی شمع ها احتمال روشن شدن شمع های پشت سر بیشتر خواهد شد و برای انتشار گرانش هم دقیقا چنین رفتاری اتفاق می افتد و در بازوهای کهکشانی ستارگان موجود در بازوها به دلیل حرکت و چرخش بازوها تعادل انتشار گرانشی ستارگان تغییر کرده و هر ستاره ای نیروی گرانشی بیشتری بر ستاره پشت سر خود وارد خواهد کرد.
این قضیه ای بسیار ساده است ولی اثرات ترکیبی فراوانی را بر پدیده های کیهانی و نجومی می گذارد و موجب شکل گیری پدیده های زیبایی مانند تشکیل کهکشان های مارپیچی و تابدار شدن کهکشان ها و تخم مرغی شدن ستارگان غول پیکر و سرعت بالای چرخش سیاهچاله ها و دلیل چرخش کهکشان ها و غیره می شود:
https://geranesheharkati.blogsky.com
بنابراین همانگونه که با حرکت شمع ، شعله آن تجمع بیشتری در مخالف جهت حرکت پیدا می کند ، با حرکت اجسام هم اثر گرانش حاصل از آن جسم تجمع بیشتری در راستای مخالف حرکت جسم پیدا می کند و دلیل اصلی این قضیه این است که گرانش برای انتشار مانند نور محدودیت سرعت دارد و به صورت آنی و لحظه ای عمل نمی کند.
این یعنی همانطور که اگر یک شمع در حالت ساکن نتواند شمع های کناری خود را روشن کند ولی در حالت حرکت دسته جمعی شمع ها احتمال روشن شدن شمع های پشت سر بیشتر خواهد شد و برای انتشار گرانش هم دقیقا چنین رفتاری اتفاق می افتد و در بازوهای کهکشانی ستارگان موجود در بازوها به دلیل حرکت و چرخش بازوها تعادل انتشار گرانشی ستارگان تغییر کرده و هر ستاره ای نیروی گرانشی بیشتری بر ستاره پشت سر خود وارد خواهد کرد.
این قضیه ای بسیار ساده است ولی اثرات ترکیبی فراوانی را بر پدیده های کیهانی و نجومی می گذارد و موجب شکل گیری پدیده های زیبایی مانند تشکیل کهکشان های مارپیچی و تابدار شدن کهکشان ها و تخم مرغی شدن ستارگان غول پیکر و سرعت بالای چرخش سیاهچاله ها و دلیل چرخش کهکشان ها و غیره می شود:
https://geranesheharkati.blogsky.com
چرخش به یک مجموعه منفصل و متحرک ثبات و پایداری بیشتر میدهد و میدانهای مغناطیسی هم حاصل دوران ذرات باردار هستند که برد اثر بیشتری دارند.