چگونه در فضا فاصله‌ها را بدست می آوریم؟ یوان- سن تینگ

درس کامل را در لینک زیر ببینید :
http://ed.ted.com/lessons/how-do-we-measure-distances-in-space-yuan-sen-ting

زمانی که ما به آسمان نگاه می کنیم، دیدی دو بعدی و تخت داریم. پس چگونه ستاره شناسان فاصله ستاره ها و کهکشان ها را از ما بدست می آورند؟ یوان- سن تینگ به ما می گوید چگونه اختلاف منظر مثلثاتی و شمع های استاندارد و چیزهایی دیگر، به ما کمک می کنند تا فاصله اجسامی که چند میلیارد سال نوری از زمین دور هستند را بدست آوریم.

نور سریعترین چیزی است که ما می شناسیم.

اینقدر سریع که مسافت های
خیلی زیاد را با دانستن اینکه

چقدر طول می کشد تا نور
به آن برسد اندازه گیری می کنیم.

مسافتی که نور در یک سال می پیماید، حدود
"۹،۶۰۰،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰ "( ۹/۶ تریلیون) کیلومتر است!

که به آن یک سال نوری می گوییم.

برای اینکه بزرگی آن را درک کنید،

رسیدن به ماه که برای فضانوردان سفبنه آپولو
۴ روز طول کشید،

برای نور تنها یک ثانیه طول می کشد.

" پروکسیما قنطروس " نزدیک ترین ستاره
به ما بعد از خورشید،

۴/۲۴ سال نوری از ما فاصله دارد.

کهکشان راه شیری ما در مرتبه ۱۰۰,۰۰۰
سال نوری پهنا دارد.

" آندرومدا "، نزدیک ترین کهکشان
به کهکشان ما،

حدود ۲/۵ میلیون سال نوری از ما فاصله دارد.

فضا به حد خارج از تصوری وسیع است.

اما، ما از کجا می دانیم که ستاره ها و
کهکشان ها ، چقدر از ما فاصله دارند؟

زمانی که ما به آسمان نگاه می کنیم،
دیدی دوبعدی و تخت داریم.

اگر انگشت خود را به سمت ستاره ای بگیرید،
نمی توانید فاصله آن را بدست آورید،

پس ستاره شناسان از کجا می دانند؟

برای اجسامی که خیلی به ما نزدیک هستند،

می توانیم از روش
اختلاف منظر مثلثاتی استفاده کنیم.

که ایده ی خیلی ساده ای دارد.

بیایید یک آزمایش انجام دهیم.

انگشت شست خود را بلند کنید و
چشم چپ خود را ببندید.

حالا، چشم چپ خود را باز کنید و
چشم راستتان را ببندید.

انگار که انگشت شست شما حرکت کرده،

در حالی که اجسام دوری که در پشت
دیده می شوند ثابت هستند.

برای ستاره ها نیز
از مفهوم مشابهی استفاده می کنیم.

اما ستاره های دوردست، خیلی خیلی
دورتر از طول بازوی شما هستند،

و زمین خیلی بزرگ نیست،

پس حتی اگر در طول خط استوا نیز
تلسکوپ داشته باشید،

تغییر مکان خاصی را
احساس نخواهید کرد.

در عوض، ما تغییر موقعیت ظاهری ستاره ها
را در شش ماه رصد می کنیم،

نقطه نیمه ی راه از مداری که زمین
به دور خورشید در یک سال می پیماید.

زمانی که ما موقعیت نسبی ستاره ها را
در تابستان

و دوباره در زمستان اندازه می گیریم،
مانند زمانیست که چشم دیگر خود را می بندید.

به نظر می رسد که ستارگان نزدیک
نسبت به پس زمینه ی

ستارگان دورتر و کهکشان ها جابجا شده اند.

اما این روش تنها برای اجسامی که بیش از چند
هزار سال نوری فاصله ندارند چاره ساز است.

فراتر از کهکشان ما،
فاصله ها بسیار بزگ هستند

که حتی برای حساسترین ابزارهای ما
اختلاف منظر بسیار کوچکی وجود دارد.

پس در اینجا مجبوریم روی
روش دیگری تکیه کنیم.

با استفاده از شاخص هایی که به آنها
شمع های استاندارد می گوییم.

شمع های استاندارد اجسامی هستند که
روشنایی و یا درخشندگی ذاتی دارند،

مانند آنچه می شناسیم.

برای مثال، اگر شما لامپی داشته باشید
که روشنایی آن را می دانید،

و از دوستتان بخواهید که لامپ را
بگیرد و از شما دور شود،

همانطور که می دانید ، مقدار نوری که از
دوستتان دریافت می کنید

با توان دو فاصله کاهش می یابد.

پس با مقایسه مقدار نوری که
شما دریافت می کنید

با روشنایی ذاتی لامپ،

می توانید مشخص کنید دوستتان
چقدر از شما فاصله دارد.

در ستاره شناسی، لامپ نوعی ستاره خواهد بود

که به آن متغییر قیفاووسی می گویند.

این ستاره ها از داخل ناپایدارند،

مانند بادکنکی که مدام پر و خالی می شود.

و چون این انبساط و انقباض موجب
تغییر در روشنایی آنها می شود،

ما می توانیم روشنایی آنها را با
اندازه گیری دوره ی این چرخه محاسبه کنیم،

ستاره های با درخشندگی بیشتر،
تغییرات آهسته تری دارند.

از مقایسه نوری که از این ستاره ها
مشاهده می کنیم

با درخشندگی ذاتی ای که
از این راه محاسبه کرده ایم،

میتوانیم بگوییم چقدر از ما دور هستند.

متاسفانه، این هنوز پایان داستان نیست.

ما تنها میتوانیم تنها ستارگانی با حدود
۴۰٫۰۰۰٫۰۰۰ سال نوری فاصله را مشاهده کنیم،

و ستارگان دورتر برای اینکار
بیش از حد تار می شوند.

اما خوشبختانه ، ما نوع دیگری از
شمع های استاندارد داریم:

معروف به ابرنواخترIa

ابرنواختر، انفجار یک ستاره غول پیکراست
و یکی از راه هایی که ستاره ها می میرند.

این انفجار بسیار درخشان است،

که حتی کهکشانی که در آن هستند را نیز
تحت الشعاع قرار می دهند.

با اینکه ما نمی توانیم ستارگان را
به شکل مجزا در یک کهکشان ببینیم،

ولی هنوز می توانیم یک ابرنواختر را ببینیم.

و ابرنواخترهای 1a را
شمع های استاندارد می گیریم

چون آنهایی که روشن تر هستند آهسته تر از
کم نورترها محو می شوند.

با استفاده از درکی که در این رابطه ی

روشنایی و نرخ کاهش داریم،

میتوانیم از این ابرنواخترها برای
بررسی فاصله

تا بیشتر از چندین میلیارد
سال نوری استفاده کنیم.

اما دیدن اجسام به این دوری چه اهمیتی دارد؟

خب، سرعت بالای نور را به یاد بیاورید.

برای مثال، هشت دقیقه طول می کشد
تا نور خورشید به ما برسد،

که یعنی تصویری که هر لحظه از خورشید
می بینیم متعلق به هشت دقیقه پیش است.

وقتی که به دب اکبر نگاه می کنید

شما ۸۰ سال پیش آن را می بینید.

و کهکشان ها

میلیاردها سال نوری دورند.

که یعنی میلیون ها سال طول می کشد
تا نور آن ها به ما برسد.

به عبارتی کیهان خودش یک ماشین زمان است.

هر چه به دورتر نگاه کنیم،
در حال کاوش جهان جوانتری هستیم.

ستاره شناسان تلاش میکنند تا
تاریخ کیهان را مطالعه کنند،

و پی ببرند ما چگونه و از کجا آمده ایم.

کیهان دائما اطلاعاتی را
در قالب نور برای ما می فرستد.

و کاری که باقی می ماند
رمز گشایی آن توسط ماست.