دانلود مقاله نجوم

ستاره شناسی ، علمی است که با مشاهده و توضیح وقایعی که در خارج از زمین و جو آن رخ می‌دهد سر و کار دارد.

این علم منشا پیدایش و خواص فیزیکی و شیمیائی اشیائی که قابل مشاهده در آسمان بوده (و خارج زمین قرار دارند) و همینطور فرآیندهای منتجه از آنها را مطالعه می‌کند.

در طی قسمتی از قرن بیستم ، ستاره شناسی به سه شاخه تقسیم شده بود: محاسبات نجومی ، مکانیک آسمانی و فیزیک نجومی.

حالات برجسته متداول فیزیک نجومی در نامگذاری گروههای آموزشی دانشگاهی و موسسات درگیر با تحقیقات نجومی متجلی می‌شود: قدیمیترین آنها بدون هیچ تغییری ، گروهها و موسسات ستاره شناسی می‌باشند، جدیدترین آنها به نگه داشتن فیزیک نجومی در نامشان تمایل دارند، برخی اوقات کلمه ستاره شناسی را برای تأکید بر طبیعت تحقیقاتشان ، در نامشان قرار نمی‌دهند.

به علاوه ، تحقیقات فیزیک نجومی ، مخصوصا در فیزیک نجومی نظری ، را افرادی که پس زمینه فیزیک و ریاضی دارند می‌توانند انجام دهند.

ستاره شناسی از معدود علومی است که آماتورها هنوز در آن نقش فعالی دارند، خصوصا در کشف و مشاهده حوادث زودگذر.

ستاره شناسی نباید با طالع بینی ، شبه علمی که با پیگرد مسیر اجرام آسمانی ، مبادرت به پیشگویی سرنوشت افراد می‌نماید اشتباه شود.

این دو اگر چه در ریشه مشترکند، اما کاملا متفاوتند؛ ستاره شناسان روش علمی را پذیرفته‌اند، در حالیکه طالع بینها اینطور نیستند.

ستاره شناسی به چند شاخه تقسیم می‌گردد.

اولین تقسیم بندی بین ستاره شناسی نظری و ستاره شناسی شهودی می‌باشد.

مشاهده گرها روشهای مختلفی را برای جمع آوری اطلاعات درباره حوادث بکار می‌برند، اطلاعاتی که بعدا توسط نظریه پردازان برای ایجاد تئوریها و مدلهایی ، برای شرح مشاهدات و پیش بینی حوادث جدید بکار می‌رود.

حوزه‌های مطالعه همچنین به دو طریق دیگر تقسیم بندی می‌شوند: موضوعی ، که معمولا به منطقه فضا (مثلا ستاره شناسی کهکشانی) یا مسائل اشاره شده (مانند تشکیل ستاره یا کیهان شناسی) بستگی دارد؛ یا به روش مورد استفاده برای گرد آوری اطلاعات (بطور مبنائی ، چه ناحیه‌ای از طیف الکترومغناطیس استفاده می‌شود).

در حالیکه تقسیم بندی اولیه به هر دوی مشاهده گر و نظریه پرداز مربوط می‌شود، دومی مربوط به مشاهده گرهاست(نه کاملا) ، چون نظریه پردازها سعی می‌کنند از اطلاعات موجود در تمامی طول موجها استفاده کنند و مشاهده گرها اغلب بیش از یک منطقه از طیف را مشاهده می‌کنند.

تاریخچه نجوم مقدمه نجوم مطالعه مواد و مقدمه‌ای است درباره فرآیند بوجود آمدن آنچه در آنسوی جو زمین است که این جهان ، آسمان و گوی آسمان را از اتمهای کوچک تا گیتی وسیع شامل می‌شود.

منجمان اجرام آسمانی مانند سیارات ، ستاره‌ها ، ستاره‌های دنباله دار ، کهکشانها ، سحابیها و مواد بین کهکشانها را مطالعه می‌کنند.

برای اینکه چگونگی تشکیل شدن ، چگونگی بوجود آمدن و منسب هر کدام را مشخص می‌کنند و اینکه چگونه بر یکدیگر تأثیر می‌گذارند و چه اتفاقی ممکن است برای آنها بیفتد.

بخشی از جهان ما ، زمین و آنچه در آن اتفاق می‌افتد اختر شناسی را شامل می‌شود، در واقع زمین آزمایشگاه ماست و هر چه که درباره جهان می‌دانیم از آنچه از زمین می‌توانیم ببینیم و دریابیم و یا تصور کنیم سرچشمه گرفته است.

چگونه علم نجوم بوجود آمد؟

قبل از اختراع تلسکوپ ، در نزدیکی قرن هفدهم ، نجوم بر مبنای مشاهده با چشم غیر مسلح پایه گذاری شده بود.

در ابتدا مردم از محل ستاره‌ها و سیارات در آسمان نقشه تهیه می‌کردند.

متمدن ترینها برای نقشه برداری آسمان نظام داشتند و می‌دانیم که امروزه نجوم از نظریات یونانیان باستان سرچشمه می‌گیرد.

در سال 150 میلادی یک منجم و ریاضیدان یونانی به نام کلودیوس بطلمیوس یک رساله درباره علم نجوم نوشت.

او در آن 48 گروه ستاره‌ای که صورت فلکی نامیده می‌شدند را فهرست کرد ، مانند جبار ، برساووش و ...

که بیشتر از اسامی اساطیر گرفته شده‌اند.

همانطور که ما هنگام نگاه کردن به ابرها ، آنها را به اشکالی از اجسام آشنا تصور می‌کنیم، همانگونه بطلمیوس در گروهبندی ستارگان اشکال آشنا را مشاهده کرد.

همچنین بطلمیوس متوجه شد که به نظر ستارگان در سرتاسر آسمان حرکت می‌کنند، او گفت که تمام اجرام آسمانی به دور زمین که مرکز جهان بی‌حرکت ایستاده حرکت می‌کنند.

این نظریه علمی برای قرنها پذیرفته شده بود.

تئوری بطلمیوس راجع به جهان طرح زمین مرکز نامیده شد، زیرا در آن زمین در مرکز عالم قراردارد.

چه موقع کشف شد که زمین بدور خورشید می‌چرخد؟

قبول این واقعیت مدتها طول کشید.

در سال 1543 میلادی یک منجم لهستانی به نام نیکلاس کوپرنیک De Revolutionibus را منتشر کرد که مشخص می‌کرد سیارات به دور خورشید گردش می‌کنند، اما نظریه او با تعلیمات کلیسای کاتولیک مغایرت داشت و کلیسا قدرتمندترین سازمان اجتماعی و سیاسی آن زمان بود.

عقیده‌هایی مانند طرح خورشید مرکزی که در جهان تفکر بدیع بودند سزاوار کیفر مرگ بودند.

بنابراین اگر هم تعدادی دیگر از منجمان طرح کپرنیک را می‌پذیرفتند از تصدیق کردن آن هراس داشتند.

در سال 1632 گالیلئو گالیله ، یکی از برجسته‌ترین منجمان در طول تاریخ ، سرانجام یک کتاب در حمایت از نظریه کپرنیک منتشر کرد.

کلیسای کاتولیک روم گالیله را برای محاکمه بخاطر بدعت گذارن احضار کرد و این منجم برای برگشتن از حرفش یا مرگ حق انتخاب داشت.

گالیله دست از عقیده خود کشید اما کلیسا از پذیرفته شدن طرح خورشید در عرف نمی‌توانست جلوگیری کند )در سال 1992کلیسای کاتولیک روم رسما با گالیله و کپرنیک موافقت کرد(.

منجمان چگونه سریعا یک ستاره را از دیگران تشخیص می‌دهند؟

منجمان علاوه بر نقشه موقعیت ستارگان در آسمان تعیین کردند که کدام ستاره از دیگر ستارگان پر نورتر است.

یک منجم یونانی به نام هیپارکوس جد بطلمیوس ابتدا ستارگان را بر اساس روشنایی‌اشان طبقه بندی کرد.

او شش طبقه روشنایی را با قدرشان لیست کرد (قدر یعنی درخشش یک ستاره که بر روی زمین نمایان می‌شود.

قدر یک ستاره تا حد زیادی در تعیین اینکه چقدر از زمین فاصله دارد موثر است)، هیپارکوس 20 ستاره از قدر اول را طبقه بندی کرد و ستارگان ضعیف یعنی آنهایی که با چشم غیر مسلح دیده می‌شوند را در شش قدر طبقه بندی کرد.

نقش گالیلئو گالیله گالیله در پیزای ایتالیا در 1564 در اواسط دوره رنسانس متولد شد.

گالیله فقط اولین کسی که تلسکوپ را روی ستارگان متمرکز کرد نبود، او همچنین دیدگاه متفاوتی نسبت به جهان ایجاد کرد.

گالیله استاد نجوم ، ریاضی ، فیزیک ، فلسفه و تبلیغات بود .

تصور او (و احتمالا واقعیت) از یک نبوغ ذاتی بود: زیرک ، شوخ و اما زننده بود.

مردم مهم انجمن او را جستجو می‌کردند، تا وقتی که کار منفور و خطرناک حمایت از دیدگاه خورشید مرکزی کپرنیک راجع به منظومه شمسی را در کارهایش انتشار داد: ما این حقیقت را پذیرفتیم که خورشید در مرکز منظومه شمسی است و ما ممکن است گفته باشیم (هرکس می‌داند که خورشید به دور زمین می چرخد و فقط تعداد کمی دانشمند دیوانه فکر می‌کنند غیر از این است).

در سال 1543 نیکولاس کوپرنیکوس رساله پیشنهادی‌اش را که تمام سیارات به انظام زمین به دور خورشید می‌چرخند منتشر کرد.

این پیشرفت غیر منتظره برای عده‌ای بطور محرمانه خوشایند بود، برای قدرتمندترین دولت اروپا در آن زمان (کلیسای کاتولیک روم) در وضع موجود مسلما منفعتی وجود داشت.

با این همه عقاید نظام و توانایی‌اش رویه زمین مرکزی در جهان باقی ماند.

گالیله بطور آشکارا از دیدگاه جهانی کپرنیک در مقابل کلیسا حمات کرد.

روش رهبر کلیسا با دیگر بدعت گذاران نادیده گرفتن آنها یا آسیب رساندن به آنها با برخی شرایط بود.

اما کلیسا نمی‌توانست گالیله را نادیده بگیرد.

در سال 1634 گالیله به دادگاه کلیسا آورده شد و ادعا کرد که دست از عقاید بدعت گذارانه‌اش درباره منظومه شمسی برداشته است.

روبرو شدن با شکنجه و مرگ ، گالیه را وادار به تسلیم شدن کرد.

او هنگامی که اتاق محاکمه را ترک کرد زیر لب گفت بی اعتنا به آنچه مجبور به گفتن شده بود ادعا کرد که زمین هنوز به دور خورشید می‌چرخد.

گالیله بقیه عمر خود را در زیر شیروانی خانه‌ای تا سال 1642 گذراند 355 سال بعد در سال1992 کلیسا رسما طرح کپرنیک را در مورد منظومه شمسی پذیرفت.

مبنای نجوم کره سماوی (Celescial Sphere): کره‌ای است بالای سر ناظر که ناظر در مرکز کره قرار دارد.

از اینکه تعیین محل اجرام سماوی در سطح داخلی این کره مشکل می‌باشد شعاع کره سماوی را واحد انتخاب می‌کنند.

دایره عظیمه (Great Circle): اگر کره را با صفحه‌ای که از مرکزش عبور می‌کند، قطع دهیم، آن مقطع دایروی که هم با مرکز با کره باشد، دایره عظیمه نام دارد.

اندازه کمانی از دایره عظیمه با زاویه مرکزی مقابل به آن کمان برابر است.

دایره صغیره (Small Circle): اگر کره را با صفحه‌ای که از مرکز عبور می‌کند، قطع دهیم آن مقطع دایره‌ای است که با کره هم مرکز نیست، دایره صغیره نام دارد.

قطب (Pole) : اگر از مرکز دایره‌های عظیمه عمودی استخراج کنیم که دایره را در دو جا قطع کند، این نقاط را قطب می‌نامند که فاصله زاویه‌ای آن نقاط از دایره عظیمه 90 درجه است.

استوا (Equator) : دایره عظیمه است که صفحه آن عمود بر محور چرخش زمین است.

نصف النهار (Meridian) : هر دایره عظیمه که از دو نقطه قطبها عبور نماید و بر استوا عمود باشد نصف النهار نام دارد.

طول جغرافیایی (Longitude) : کمانی از استوا که بین نصف النهار یک محل و نصف النهار گرینویچ محصور شده است.

طول جغرافیایی را با λ نشان می دهند که در بازه 0 و 360 درجه در تغییر است.

واحد مرسوم طول جغرافیایی درجه می باشد.

عرض جغرافیایی (Latitude) : کمانی است از نصف النهار گذرنده از یک محل که بین آن محل و استوا محصور است.

عرض جغرافیایی را با φ نشان می دهند که در بازه 0 و 90 درجه در تغییر است.

واحد مرسوم این زاویه نیز درجه می باشد.

زاویه مرکزی (Spherical Angle) : اگر دو دایره عظیمه همدیگر را در نقطه ای قطع کنند و از این نقطه مماس یابی بر این دوایر رسم کنیم، زاویه بین این دو مماس را زاویه مرکزی گویند.

مثلث کره‌ای (Spherical triagle) : اگر سه دایره عظیمه همدیگر را قطع کنند یک مثلث کره‌ای ایجاد می‌شود که دارای خصوصیات زیر است: مجموع زوایای داخلی هر مثلث کروی بیشتر از 180 درجه می باشد.

مجموع دوضلع از ضلع سوم بزرگتر است.

اندازه هر زاویه مثلث از 180 کمتر می باشد.

اضلاع این مثلث بر حسب کمان (درجه) اندازه گیری می شود.

تعجب نکنید که در نجوم عوض اینکه طول و عرض جغرافیایی بر حسب کمان معرفی شود بر حسب زمان معرفی می‌شود.

برای این کار درجه ، دقیقه و ثانیه کمانی را به ساعت ، دقیقه و ثانیه زمانی بصورت زیر تبدیل می‌کنیم: اگر نقطه مورد بررسی در شرق نصف النهار گرینویچ باشد، علامت طول جغرافیایی (λ) مثبت لحاظ می شود اگر نقطه مورد بررسی در غرب نطف النهار گرینویچ باشد، علامت طول جغرافیایی (λ) منفی لحاظ می شود.

نظریه انفجار بزرگ مقدمه نظریه انفجار بزرگ در حال حاضر تنها توضیح ارائه شده درباره منشأ جهان می‌باشد که بطور گسترده پذیرفته شده است.

انفجار بزرگ ، بسیار پر انرژی و پر حرارات بود و در ثانیه‌های اولیه پس از انفجار فقط تشعشع و ذرات زیر اتمی گوناگون در جهان وجود داشتند.

تشعشعات باقیمانده از این انفجار هنوز به صورت امواج ضعبف مایکروویو در آسمان وجود داشته ، از زمین قابل ردیابی هستند.

به این امواج تشعشع مایکروویو زمینه کیهان گفته می‌شود.

در اواخر دهه 1920، ادوین هابل (1953-1889) ، ستاره شناس آمریکایی به بررسی نور دریافتی از ستارگان کهکشانهای دور دست پرداخت.

او متوجه شد که طول موجهای این نور بلندتر از میزان مورد انتظار است.

این پدیده که قرمز گرایی نام دارد، نشان داد که کهکشانها با سرعت زیادی در حال دور شدن از زمین هستند.

هر چه ما بیشتر به عمق کیهان نظاره می‌کنیم در واقع بیشتر به عمق زمان گذشته می‌نگریم.

یک ستاره را که در فاصله 10 سال نوری قرار دارد به همان صورتی می‌بینیم که 10 سال نوری قبل بوده است.

دورترین اجرامی را که انسان می‌تواند با تلسکوپهای بزرگ نجومی نظاره کند کوازارها هستند.

(Quasar مخفف عبارت نجومی Quasistallar object و عبارت است از عضوی از گروههای گوناگون ستاره مانند که دارای پرتوهای قرمز استثنایی می‌باشند و غالبا از خود فرکانسهای رادیویی و نیز امواج نوری قابل دیدن منتشر می‌کنند) آنها در واقع کهکشانهای کاملا جوانی هستند که در مراحل اولیه شکل گیری به سر می‌برند.

حال اگر انسان نگاهش را در سمت دلخواهی به دورتر و بازهم دورتر متوجه کند باید به مرزی برسد که در آنجا آغاز خلقت را مشاهده کند و به عبارت دیگر آن گاز داغ اولیه را ببیند که تمام کهکشانها ، ستارگان ، سیارات و موجودات از آن ایجاد شده‌اند.

بنابراین می‌بایست پیرامون ما را پیوسته پوسته کاملا درخشانی در دور دست احاطه می‌کرد و آسمان هم می‌بایست شبها همچون روز روشن می‌شد اما این دیوار آتشین با سرعت زیادی از ما دور می‌شود زیرا که عالم لحظه به لحظه انبساط می‌یابد.

سرعت دورشدن به قدری زیاد است که نور این پوسته دارای طول موج بلندتری می‌شود که ما آن را فقط به صورت تشعشعات و امواج رادیویی دریافت می‌کنیم.

وجود این پرتوها را می‌توان با رادیو تلسکوپها به سادگی اثبات کرد این تشعشعات تکیه گاهی مهم برای اثبات فرضیه انفجار اولیه می‌باشد.

اگر جسمی با سرعت زیاد در حال دور شدن از ما باشد طول موجهای نور دریافتی از آن به سمت قسمت قرمز رنگ طیف و اگر جسم در حال نزدیک شدن باشد به سمت آبی رنگ طیف متمایل می‌شوند.

سرانجام جهان ستاره شناسان سه نظریه در مورد نحوه پایان جهان ارائه کرده‌اند: جهان برای همیشه گسترش خواهد یافت؛ هنگامی که جهان به اندازه معینی رسید، انبساط آن متوقف شده و در همان حال ثابت می‌ماند؛ جهان سرانجام از انبساط باز می‌ایستد و انقباض (فروپاشی درونی) آن آغاز می‌گردد.

بعضیها این پدیده را فروپاشی (تلاشی) بزرگ (big chrunch) نامیده‌اند.

شواهدی در اثبات انفجار بزرگ تشعشع مایکروویو زمینه کیهانی بهترین دلیل اثبات نظریه انفجار بزرگ می باشد.

این تشعشع بسیار ضعیف بوده و طول موج بسیار بلندی دارد.

این مشخصات، کشف ادوین هابل (1952 - 1889) ، ستاره شناس آمریکایی ، را که گفته بود جهان در حال انبساط است، تأیید می‌کند.

این تشعشع همچنین نظریه جورج گاموف (68 - 1904) ، فیزیکدان آمریکایی اوکراینی تبار را تأیید می‌کند.

او پیش بینی کرده بود که در صورت وجود آغازی برای جهان ، تشعشعاتی که به ما می‌رسند بایستی از دورترین نقاط آن که با سرعتی زیاد در حال دور شدن هستند، باشند.

چنین تشعشعاتی به شدت مستعد قرمز گرایی (میزان گرایش نور اجسام دور شونده به سمت قسمت قرمز رنگ طیف الکترومغناطیسی) بوده و بنابراین انتظار می‌رود که دارای طول موجهای بلند باشند.

با مطالعه کهکشانهای دور شواهد بیشتری در اثبات نظریه انفجار بزرگ بدست آمده است.

بعضی از این کهکشانها 13 میلیلاردسال نوری با ما فاصله دارند، یعنی 13 میلیارد سال طول می‌کشد تا ما نور آنها را ببینیم.

حال ما این کهکشانها را به همان شکلی که 2 میلیارد سال بعد از انفجار بزرگ بوده‌اند، مشاهده می‌کنیم.

این واقعیت که آنها فشرده‌تر از کهکشانهای نزدیکتر به نظر می‌رسند نشان می‌دهد که حجم جهان زمانی کوچکتر و متراکمتر بوده و حال با گذشت زمان این حجم در حال افزایش است.

دانشمندان با امید به کشف منشأ جهان ، تلاش می‌کنند تا شرایطی را که بلافاصله بعد از انفجار بزرگ وجود داشت، باز سازی کنند.

برای اینکار ، آنها دو اشعه از ذرات بنیادی را در جهات متضاد ، حول دستگاهی به نام شتاب دهنده (دستگاهی برای آشکار ساختن ذرات) می‌فرستند؛ این دو اشعه وقتی به سرعت نور می‌رسند، به هم برخورد می‌کنند که از انرژی حاصل از این برخورد، ذرات جدیدی بوجود می‌آیند.

این ذرات ردی از برخورد ، ذرات جدیدی بوجود می‌آیند.

این ذرات ردی از خود در محفظه حباب (وسیله‌ای که در آن ذرات بنیادی از میان هیدروژن مایع عبور و باعث جوشیدن آن شده و ردی از حباب از خود بر جای می‌گذارند) باقی می‌گذارند و داشنمندان می‌توانند انها را ببینند.

نتایج این آزمایش حقایق بسیاری راجع به آغاز جهان در اختیار ما می‌گذارد، زیرا انرژی آزاد شده از تصادم ذرات بنیادی شبیه به انرژی ذراتی است که در لحظات اولیه انفجار بزرگ حاصل شده است.

عالم در ابتدا چگونه به نظر می‌آمد؟

آشکار است برای آگاهی از چگونگی اولین ثانیه‌ها و یا بهتر بگوییم اولین اجزای ثانیه‌های پس از انفجار اولیه نباید از ستاره شناسان پرسید، بلکه در این مورد باید به فیزیکدانهای متخصص در امر فیزیک ذرات مراجعه کرد که در مورد تشعشعات و ماده در شرایط کاملا سخت و غیر عادی تحقیق و تجربه می‌کنند.

تاریخ کیهان معمولا به 8 مقطع کاملا متفاوت و غیر مساوی تقسیم می‌شود: مرحله اول (صفر تا 43-10 ثانیه( این مسأله هنوز برایمان کاملا روشن نیست که در این اولین اجزای ثانیه‌ها چه چیزی تبدیل به گلوله آتشینی شد که کیهان باید بعدا از آن ایجاد گردد.

هیچ معادله و یا فرمولهای اندازه گیری برای درجه حرارت بسیار بالا و غیر قابل تصوری که در این زمان حاکم بود در دست نمی‌باشد.

مرحله دوم 43-10) تا 32-10 ثانیه( اولین سنگ بناهای ماده مثلا کوارکها و الکترونها و پاد ذره‌های آنها از برخورد پرتوها با یکدیگر بوجود می‌آیند.

قسمتی از این سنگ بناها دوباره با یکدیگر برخورد می‌کنند و به صورت تشعشع فرو می‌پاشند.

در لحظه‌های بسیار بسیار اولیه ذرات فوق سنگین - x نیز می‌توانسته‌اند بوجود آمده باشند.

این ذرات دارای این ویژگی هستند که هنگام فروپاشی ماده بیشتری نسبت به ضد ماده و مثلا کوارکهای بیشتری نسبت به آنتی کوارکها ایجاد می‌کنند.

ذرات x که فقط در همان اولین اجزای بسیار کوچک ثانیه‌ها وجود داشتند برای ما میراث مهمی به جا گذاردند که عبارت بود از: (افزونی ماده در برابر ضد ماده).

مرحله سوم (از 32-10 ثانیه تا 6-10 ثانیه)) کیهان از مخلوطی از کوارکها ، لپتونها - فوتونها و سایر ذرات دیگر تشکیل شده که متقابلا به ایجاد و انهدام یکدیگر مشغول بوده و ضمنا خیلی سریع در حال از دست دادن حرارت هستند.

مرحله چهارم (از 6-10 ثانیه تا 3-10 ثانیه) تقریبا تمام کوارکها و ضد کوارکها بصورت پرتو ذره‌ها به انرژی تبدیل می‌شوند.

کوارکهای جدید دیگر نمی‌توانند در درجه حرارتهای رو به کاهش بوجود آیند ولی از آن جایی که کوارکهای بیشتری نسبت به ضد کوارکها وجود دارند.

برخی از کوارکها برای خود جفتی پیدا نکرده و بصورت اضافه باقی می‌مانند.

هر 3 کوارک با یکدیگر یک پروتون با یک نوترون می‌سازند.

سنگ بناهای هسته اتمهای آینده اکنون ایجاد شده‌اند.

مرحله پنجم 3-10) ثانیه تا 100 ثانیه) الکترونها و ضد الکترونها در برخورد با یکدیگر به اشعه تبدیل می‌شوند.

تعدادی الکترون باقی می‌ماند، زیرا که ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود دارد.

این الکترونها بعدا مدارهای اتمی را می‌سازند.

مرحله ششم (از 100 ثانیه تا 30 دقیقه) در درجه حرارتهایی که امروزه می‌توان در مرکز ستارگان یافت اولین هسته‌های اتمهای سبک و بویژه هسته‌های بسیار پایدار هلیوم در اثر همجوشی هسته‌ای ساخته می‌شوند.

هسته اتمهای سنگین از قبیل اتم آهن یا کربن در این مرحله هنوز ایجاد نمی‌شوند.

در آغاز خلقت عملا فقط دو عنصر بنیادی که از همه سبکتر بودند وجود داشتند: هلیوم و هیدروژن.

مرحله هفتم (از 30 دقیقه تا یک میلیون سال پس از خلقت) پس از گذشت حدود 300000 سال گوی آتشین آنقدر حرارت از دست داده که هسته اتمها و الکترونها می‌توانند در درجه حرارتی در حدود 3000 درجه سانتیگراد به یکدیگر بپیوندند و بدون اینکه دوباره فورا از هم بپاشند اتمها را تشکیل دهند.

در نتیجه آن مخلوط ذره‌ای که قبلا نامرئی بود اکنون قابل دیدن می‌شود.

مرحله هشتم (از یک میلیون سال پس از خلقت تا امروز( از ابرهای هیدروژنی دستگاههای راه شیری ستارگان و سیارات بوجود می‌آیند.

در داخل ستارگان هسته اتمهای سنگین از قبیل اکسیژن و آهن تولید می‌شوند.

که بعدها در انفجارات ستاره‌ای آزاد می‌گردند و برای ساخت ستارگان و سیارات و حیات جدید بکار می‌آیند.

عصر تاریکی جهان مقدمه دانشمندان ابر سیاهچاله‌ای یافته‌اند که بیش از 10 میلیارد برابر خورشید منظومه شمسی جرم دارد.

...

و جهان زاده شد: نور و گرما.

اگر چه آغاز و پیدایش کیهانی که امروز آن را بدین سان سرشار از الماسهایی درخشان می‌بینیم، پر از نور و درخششی کور کننده بود، اما عمر این نور افشانی آسمانی دیری نپایید و به زودی جهان در خاموشی فرو رفت ...

.

عصر تاریکی جهان فرا می‌رسد!!

هنوز زمان زیادی از تولد این جهان نو زاییده شده ، نگذشته بود که تاریکترین عصر همه تاریخ بر عالم حکم فرما شد.

یک میلیون سال بعد از انفجار بزرگ ، تمام موادی که هم اکنون در جهان وجود دارند، چیزی بیشتر از ابرهای سترگ و تیره هیدروژن خنثی نبودند.

جهانی که به سرعت از هم گشوده و منبسط می‌شد، کم کم سردتر شد و نور اولیه آن ، در نخستین شوربای کیهانی ، در تاریکی فرو رفت: "عصر تاریکی" شروع شده بود.

سعی در یافتن اسرار جهان هر چند سخن گفتن درباره جهان اولیه بسیار دشوار می‌نماید و نیز اختلاف نظرها و نظریه‌ها در مورد آن فراوان است، اما دانشمندان بسیاری با بررسی دقیق نشانه‌های هر چند کوچک از آن دوران سعی در یافتن رازهای سر به مهر "جهان نوزاد" دارند.

در این میان یکی از مبهم‌ترین مقاطع تاریخ عالم ، زمانی است که به "عصر تاریکی" معروف شده است.

دوره‌ای در حدود یک میلیارد سال که هیچ جرمی که بتواند از خود نور تولید کند، هنوز بوجود نیامده بود: زمانی که اتمها در حال شکل گیری بودند.

و چون نوری از آن دوران در اختیار نداریم، بررسی و قضاوت در موردش بسیار سخت و همراه با گمانه زنیهای فراوان خواهد بود.

در واقع سلطه تاریکی بر عالم تا هنگام تشکیل نخستین ستاره‌ها در کهکشانهای اولیه ادامه داشت.

بعد از این بود که امواج فرابنفش ستارگان تازه متولد شده ، باعث یونیزه شدن گازهای خنثای میان کهکشانها شد و آنها را به درخشش و روشنایی وا داشت.

عصر تاریکی در تاریخ کیهانشناسی با این حال هنوز این " دوران گذار" در تاریخ کیهانشناسی نکات مبهم بسیاری دارد: آغاز این دوره چه هنگام بود و عمرش کی به پایان رسید، این تغییرات چطور رخ دادند، ستارگان اولیه در کجا و به چه هنگام شکل گرفتند و چه بر سرشان آمده است؟

… این چنین است که اگر جرمی در لبه این "گودال تاریک" زندگانی عالم یافته شود، آینه‌ای تمام نما خواهد بود از دوران پیش از خود و نشانه‌ای از ابتدای ماده ، چیزی که امروز به آن اینگونه می‌نگریم.

یافتن شاهدان دوران "عصر تاریکی" چنین جرمی یافت شد: کهکشان LALA J142442.24+353400.2 در صورت فلکی عوا.

این کهکشان با استفاده از وسیله‌ای که به اختصار به آن Large Ara Lyman Alpha "لالا" می‌گویند و توسط اخترفیزیکدانان دانشگاه استنفورد کشف شد.

گروهی از دانشمندان این دانشگاه موفق شدند جرم بسیار بزرگی را در مرز این دوران تاریخی کشف کنند.

آنها ابرسیاهچاله‌ای را در مرکز این کهکشان ابتدایی یافته‌اند که بیش از 10 میلیارد برابر خورشید منظومه شمسی جرم دارد.

نور این کهکشان جوان و البته بسیار دور ، از زمانی به ما رسیده است که جهان تنها 6 درصد عمر کنونی خویش را داشت.

هنگامی که جهان برای نخستین بار ، نور ستاره‌ها و کهکشانها را به خود می‌دید.

کهکشان یاد شده در طرحی که آسمان را برای یافتن اجرامی که طیف نشری قوی در طیف خود دارند، بررسی می‌کرد، یافت شد.

نور ستارگان کهکشانهایی که طیفی تقریبا یک دست و صاف دارند (مثل طیفی که از نور لامپهای سفید بدست می‌آید) نشان دهنده آن است که آن کهکشانها ، محل زایش ستارگان جدیدی هستند که می‌توانند درصد قابل توجهی از نور خود را در چند طول موج مشخص ساتع کنند.

این طول موجها به صورت خطوط پر رنگی در طیفشان مشخص می‌شود.

چنین خطوط نشری هنگامی در یک طیف بوجود می‌آیند که هیدروژن (یا چند عنصر دیگر) میان ستاره‌ای ، بر اثر تابش اشعه فرابنفش ستارگان تازه متولد شده در پشت خود ، برانگیخته شوند و انرژی مازاد را در طول موجهای خاصی دوباره بتابانند.

)لامپهای نئون نیز رنگهای زیبای خود را از طریق فرآیندی مشابه تولید می‌کنند(.

تهیه تصاویر از آسمان شب به کمک کهکشان "لالا" کار نقشه بردار "لالا" تهیه تصاویری است از آسمان شب که تنها در رنگهای خاصی قرار دارند.

رنگهایی که با استفاده از فیلترهایی مخصوص ، که به محدوده کوچکی از رنگها اجازه عبور می‌دهد، بدست می‌آیند.

کهکشانهایی که محل شکل گیری ستارگان جوان است، در تصاویری که بدین صورت تهیه می‌شوند بسیار درخشانتر از عکسهایی هستند که به صورت معمولی تهیه می‌شوند.

چون سیر نور در جهانی که در حال گسترش است باعث تغییر در رنگ اصلی‌اش می‌شود، انتخاب رنگ فیلتر ، نشان دهنده میزان فاصله جرم با ما هم خواهد بود.

علاوه بر این ، این رنگهای ویژه را می‌توان در پنجره‌های خاصی نیز دید؛ جاهایی از آسمان شب که بطور خاصی تاریک هستند.

این تاریکی باعث می‌شود که کهکشانهای کم نور دور دست خیلی راحت‌تر دیده شوند و نتیجه جستجو بهتر و مؤثرتر باشد.

طیفی که با استفاده از تلسکوپ جمینی (دوپیکر) از این جرم تهیه شد خطوط نشری قوی از هیدروژن در خود آشکار کرد که با کمک آن فاصله کهکشان در حدود 12.8 میلیارد سال نوری بدست آمد.

انتقال به سرخ انتقال به سرخ چیزی حدود 850 میلیون سال بعد از انفجار بزرگ!

دورانی که کهکشان LALA در آن قرار دارد، همزمان است با پایان عصری که به تاریکی مشهور است.

در همین زمان ها بود که اشعه فرابنفش ستارگان تازه متولد شده، هیدروژنی را که فضای میان کهکشانی را پر کرده بود، یونیزه می کرد و در این مرحله به تدریج دمای گازی که تنها 20 درجه بالاتر از صفر مطلق بود (253 – درجه سلسیوس) به بیشتر از 10 هزار درجه سلسیوس رسید.

فرآیندی که به "باز یونیده شدن" معروف است.

خطوط نشری که در کهکشان لالا دیده شده است، جزو خطوط آلفا - لیمان است و بوسیله هیدروژن خنثی تولید می‌شود.

پیش از باز یونیده شدن ، هیدروژن خنثی که در میان کهکشانها وجود داشت همانند "مه" تیره عمل می‌کرد و باعث پراکندگی در خطوط آلفا – لیمان طیف می‌شد.

این مه تاریک در طول موجی که لالا بر روی آن کار کرد می‌بایست تأثیر زیادی می‌گذاشت و تصاویر آن را تار و مبهم می‌کرد.

با این وجود تصویری که از کهکشان فوق تهیه شده است تصویر بسیار واضحی است و این نشان می‌دهد در دوره‌ای که ما به این کهکشان نگاه می‌کنیم، باز یونیده شدن بطور کامل اتفاق افتاده است.

تاریخ کائنات نگاه اجمالی برای دانشمندان قرنهای پیشین اینکه کائنات هم تاریخی دارد، فکری غریب بود.

از دیدگاه آنها ، قوانین طبیعت ، قوانینی ابدی بود که خصوصیات ماده را در نوعی زمان تغییر ناپذیر تعیین می‌کرد.

تحولاتی از قبیل ولادت ، زندگی و مرگ ، بر حسب مجموعه‌ای از واکنشهای اتمی ساده تبیین می‌شد که خود تغییر ناپذیر بودند.

در واقع از نظر آنها ماده تاریخی نداشت.

تاریخمندی کائنات کائنات با نظریه انفجار بزرگ ، بعدی تاریخی پیدا می‌کند.

این فکر که کائنات دارای تاریخ است به آلبرت انیشتین بر می‌گردد.

کار او روی ساختار کیهان ، به پیدایش این دیدگاه منجر شد که کائنات در حرکت است.

هابل نشان داد که همه کهکشانها در فرآیند گسترشی که کل کیهان را در بر می‌گیرد، از هم دور می‌شوند.

این واقعیت باعث پیدایش این فکر شد که کائنات آغازی داشته است.

15 میلیارد سال قبل در پی انفجاری بزرگ پدید آمده و فرآیند گسترش و سرد شدن را به دنبال کرده است.

سفر به گذشته ژرژ گاموف با اعتقاد به گسترش جهان و با تکیه بر کارهای پیشین "الک ندرفریدمن" ریاضیدان روسی و "ژرژ لماتیر" کشیش بلژیکی ، از دانش فیزیک برای سیر در زمان و رسیدن به منبع انفجار بزرگ استفاده کرد.

با دنبال کردن مسیر زمان به گذشته ، مشاهده می‌کنیم که کهکشانها به یکدیگر می‌رسند، در نتیجه چگالی متوسط کائنات افزایش پیدا می‌کند.

بر اساس قوانین فیزیک ، درجه حرارت نیز زیاد می‌شود.

لذا طبق نظریه انبساط جهان هرچه در طول زمان بیشتر به عقب برگردیم، با درجه حرارتهای بالاتری روبرو خواهیم شد.

وقتی از مرز معینی عبور کنیم، ماده رفتار جدیدی از خود نشان می دهد.

واکنشهای هسته‌ای آغاز می‌شود.

هسته‌های اتمها با یکدیگر برخورد می‌کنند.

گاهی باهم ترکیب شده و عناصر تازه و سنگینتری تولید می‌کنند.

انرژی بصورت نور ساطع می‌شود.

هرچه درجه حرارت بیشتر باشد، شمار برخوردها و واکنشهای شدید ، بیشتر می‌شود.

در نخستین لحظات تولد کاینات شمار برخوردها ، بدون هرگونه محدودیتی افزایش می‌یابد.

کائنات در تیرگی کائنات در نخستین میلیونها سال موجودیت خود ، پیش از تولد ستاره‌ها و کهکشانها ، زیر سیطره نور بود.

ولی قبل از آن یعنی طی اولین میلیون سال عمر ، کائنات بدلیل تراکم زیاد کدر بوده است.

نوری که در آن دوران ساطع می‌شد، بلافاصله جذب می‌شد و فرصتی نداشت تا راه خود را به سمت ما بگشاید.

این تیرگی دید ما را محدود و هرگونه امید به دیدن منشأ کائنات را به یأس مبدل می‌کند.

برای ملاحظه یک فرضیه ذهنی در مورد منشأ کائنات در ساختار جهان بحث می‌شود.

نور حاصل از تابش فسیلی ، در مقطع گذار از تیرگی به شفافیت ساطع شد.

پس این نور از کهنسال‌ترین فوتوها تشکیل یافته است.

شاهدان اولیه علاوه بر تابش فسیلی ، اتمهای هیدروژن و هلیوم شاهدان انفجار بزرگ هستند.

این اتمها که کهنسال‌ترین اتمهای موجودند، خاکسترهایی از انفجار بزرگ هستند که ما را از درجه حرارتهای میلیاردی نخستین ثانیه‌های ولادت کائنات آگاه می‌سازند.

کشف تابش فسیلی (Rayinnement Fossile) تابش فسیلی ، اشعه میکروموجی کیهانی است که اشعه‌ای ضعیف و تک روند (یعنی شدت آن در همه جهات یکی است) است که دارای طیف جسم سیاهی به دمای 3 کلوین است.

حضور این پرتوهای فسیلی در سال 1946 بوسیله ژرژ گاموف فیزیکدان آمریکایی ـ روسی اعلام شد.

پیش بینی گاموف حدود بیست سال بعد در 1965 بطور تصادفی توسط «آرنوپنزیاس» و «رابرت ویلسون» به واقعیت بدل شد.

آنها ضمن ضبط علامتهای تلستارد (اولین ماهواره مخابراتی جهان) با استفاده از رادیوتلسکوپ اشعه اسرار آمیزی با 3 درجه کلوین را هم دریافت کردند.

تأییدی بر تئوری انفجار بزرگ کشف تابش فسیلی ، سنگ بنای تئوری بیگ بنگ را مستحکم کرد.

وجود این تابش گویای آن است که گسترش کائنات از وضعیت اولیه‌ای آغاز شده است، که دست کم یک میلیارد مرتبه متراکم تر و یک هزار مرتبه گرمتر از امروز بوده است.

این تشعشع به مرور زمان و به موازات گسترش کاینات ، سر شده است.

درجه حرارت به آهستگی ولی پیوسته کاهش یافته است.

تابش فسیلی یکنواخت پس از پنزیاس و ویلسون ، دانشمندان فیزیک نجومی ، با پشتکار بسیار به مطالعه تابش فسیلی پرداختند.

رادیو تلسکوبهای سراسر جهان تجهیز شدند.

این اشعه کیهانی در همه جا حاضر و در همه جا یکسان بود.

حرارت آن در تمام پهنه عالم همان 3 درجه کلوین بود.

تئوری بیگ بنگ از نخستین آزمایش سربلند بیرون آمده بود و پیدایش کاینات از تخیل به حقیقت بدل می‌شد.

معلوم می‌شد که واقعا عالم ، هستی خود را بصورت مرحله‌ای گرم و متراکم آغاز کرده است و سرشار از این اشعه بوده است.

دانه‌های این تابش فسیلی هم اکنون نیز سراسر عالم ما را پر کرده‌اند و در برابر هر خرده ماده یک میلیارد از این دانه‌ها وجود دارد.

لیکن قدرت و نیروی دانه ها چنان اندک است که کمتر از جرم یک هزارم مجموع انرژی کائنات را تشکیل می‌دهند.