اختر فيزيك چيست؟
اختر فيزيك شاخه اي از علوم فضايي است كه از قوانين فيزيك و شيمي براي درك جهان و جايگاه ما در آن استفاده مي كند. اين رشته به بررسي موضوع هايي مانند تولد، زندگي و مرگ ستاره ها، سياره ها، كهكشان ها، سحابي ها و ساير اجرام در كيهان مي پردازد. اين رشته ارتباط بسيار نزديكي با نجوم و كيهان شناسي دارد و گاهي مرز بين آن ها از بين مي رود.
اگر معناي اين رشته ها را بدون هيچ انعطاف پذيري در نظر بگيريم، پس:
اختر فيزيك نظريه هاي فيزيكي را درباره اجرام و ساختار هاي كوچك تا متوسط در كيهان ارائه مي كند.
نجوم موقعيت، درخشندگي، حركت ها و ساير ويژگي هاي اجرام آسماني را اندازه گيري مي كند.
كيهان شناسي بزرگ ترين ساختارهاي كيهان و جهان را به عنوان يك كل پوشش مي دهد.
اگر درباره موقعيت يك سحابي يا نوع نوري كه ساطع مي كند سوال بپرسيد، يك ستاره شناس ميتواند به اين سوال ها جواب دهد. اگر بپرسيد اين سحابي از چه چيزي ساخته شده و چگونه شكل گرفته است، اختر فيزيكدان وارد عمل مي شود. در نهايت اگر بپرسيد كه چگونه داده ها با شكل گيري جهان مطابقت دارند، كيهان شناس پاسخگوي شما خواهد بود.
تا انتهاي اين مقاله با ما همراه باشيد تا با علم اختر فيزيك و مسيري كه تا به امروز طي كرده است، بيشتر آشنا شويد.
اختر فيزيك در ناسا
اختر فيزيكدانان تلاش مي كنند جهان و جايگاه ما را در آن درك كنند. بر اساس وب سايت ناسا، هدف از مطالعه هاي اختر فيزيك در اين سازمان كشف نحوه عملكرد جهان، كشف چگونگي آغاز و تكامل آن و جستجوي حيات در سياره هاي پيرامون ستاره هاي ديگر است.
اختر فيزيك با اسحاق نيوتن شروع شد
اگر چه نجوم يكي از قديمي ترين علوم است، اخترفيزيك نظري با اسحاق نيوتن آغاز شد. قبل از نيوتن، ستاره شناسان با استفاده از مدل هاي پيچيده رياضي كه مبناي فيزيكي نداشتند، حركت هاي اجرام آسماني را توصيف ميكردند. نيوتن نشان داد كه يك نظريه واحد، توصيف كننده چيزي كه ما در حال حاضر به عنوان گرانش مي شناسيم، همزمان گردش قمرها و سياره ها را در فضا و مسير حركت يك توپ را روي زمين توضيح ميدهد.
اين تصور منطبق با مجموعه شواهد شگفت انگيزي بود كه نشان مي داد آسمان ها و زمين تابع قوانين فيزيكي يكسان هستند. با اين حال، شايد آنچه مدل نيوتن را از مفاهيم قبلي جدا مي كند اين است كه نظريه او پيش بيني كننده و همچنين توصيفي بود. ستاره شناسان بر اساس انحراف هاي مدار اورانوس، موقعيت سياره جديدي را پيشبيني كردند كه سپس مشاهده شد و نپتون نام گرفت.
نقاط عطف در اختر فيزيك
ما نمي توانيم مستقيما با اجرام كيهاني دور تعامل داشته باشيم ولي مي توانيم تشعشع هايي را كه از خود ساطع مي كنند، ببينيم. بخش زيادي از علم اختر فيزيك به مطالعه اين تابش و توضيح مكانيسم هاي زيربنايي آن مربوط است.
اولين ايده ها در مورد ماهيت ستاره ها در اواسط قرن نوزدهم از علم نوظهور تجزيه و تحليل طيفي پديدار شد. اين علم يكي از پايه هاي اصلي علوم فضايي است كه به مشاهده فركانس هاي خاص نور كه مواد خاص هنگام گرم شدن جذب و ساطع مي كنند، مي پردازد.
طيف سنجي اوليه اولين شواهدي را ارائه كرد كه ستاره ها حاوي موادي هستند كه در زمين نيز وجود دارند. همچنين نشان داده است كه بعضي از سحابي ها كاملا از گاز تشكيل شده اند، در حاليكه بعضي ديگر حاوي ستاره هستند. اين يافته بعدها به تثبيت اين ايده كمك كرد كه بعضي از سحابي ها اصلا سحابي نيستند، بلكه كهكشان هاي ديگر هستند.
در اوايل دهه ۱۹۲۰، سيسيليا پين، ستاره شناس و اختر فيزيكدان آمريكايي، با استفاده از طيف سنجي كشف كرد كه ستاره ها عمدتا از هيدروژن تشكيل شده اند (حداقل تا زمان پيري). اختر فيزيكدانان با مطالعه طيف ستاره ها همچنين توانستند سرعت حركت آن ها را به سمت زمين يا در جهت مخالف تعيين كنند.
صدايي كه يك وسيله نقليه منتشر مي كند، هنگامي كه به سمت ما مي آيد يا از ما دور مي شود، متفاوت است. نور نيز به دليل اثر دوپلر به همين شكل رفتار مي كند. به عبارت ديگر، طيف ستاره ها چه به سمت ما حركت كنند يا از ما دور شوند، تغيير مي كند.
براي اطلاع از مقاله چرا تلسكوپهاي هوشمند آينده عكاسي نجومي هستند؟ روي لينك كليك كنيد.
در دهه ۱۹۳۰، ادوين هابل با تركيب اثر دوپلر و نظريه نسبيت عام انيشتين، شواهد محكمي ارائه كرد كه جهان در حال انبساط است. اين توسط نظريه انيشتين نيز پيش بيني شده است و با هم اساس نظريه بيگ بنگ را تشكيل مي دهند.
در اواسط قرن نوزدهم، فيزيكدانان لرد كلوين (ويليام تامسون) و گوستاو فون هلمهولتز اين فرضيه را مطرح كردند كه فروپاشي گرانشي مي تواند منبع انرژي خورشيد باشد، ولي در نهايت متوجه شدند كه انرژي توليد شده از اين طريق فقط ۱۰۰ هزار سال دوام مي آورد.
پنجاه سال بعد، معادله معروف E=mc2 انيشتين اولين سرنخ را به اختر فيزيكدانان داد كه منبع اين انرژي چه چيزي ميتواند باشد (اگر چه معلوم شد كه فروپاشي گرانشي نقش مهمي ايفا ميكند).
با پيشرفت حوزه هاي فيزيك هسته اي، مكانيك كوانتومي و فيزيك ذره ها در نيمه اول قرن بيستم، امكان فرموله كردن نظريه هايي براي توضيح چگونگي تامين انرژي ستاره ها توسط همجوشي هسته اي فراهم شد. اين نظريه ها چگونگي شكل گيري، زندگي و مردن ستاره ها را توصيف مي كنند و توزيع مشاهده شده انواع مختلف ستاره ها، طيف، درخشندگي، سن و ساير ويژگي ها را به خوبي توضيح مي دهند.
طبق نظريه بيگ بنگ، اولين ستاره ها تقريبا به طور كامل هيدروژن بودند. فرآيند همجوشي هسته اي كه به آن ها انرژي مي دهد، اتم هاي هيدروژن را به هم مي كوبد و عنصر سنگين تر هليم را تشكيل مي دهد.
در سال ۱۹۵۷، زوج اخترشناس مارگارت و جفري باربيج همراه با فيزيكدانان ويليام آلفرد فاولر و فرد هويل، نشان دادند كه ستاره ها با افزايش سن عناصر سنگين تري توليد مي كنند و آن ها را به نسل هاي بعدي ستاره ها منتقل مي كنند.
تنها در مراحل پاياني زندگي ستاره هاي جديدتر است كه عناصر تشكيل دهنده زمين مانند آهن (۳۲.۱درصد)، اكسيژن (۳۰.۱درصد) و سيليكون (۱۵.درصد) توليد مي شوند.
يكي ديگر از اين عناصر كربن است كه همراه با اكسيژن بخش عمده اي از جرم تمامي موجود هاي زنده از جمله ما را تشكيل مي دهد. به همين دليل است كه اختر فيزيك مي گويد همه ما از غبار ستاره اي ساخته شده ايم، زيرا گونه هاي حياتي مبتني بر كربن هستيم.
تلسكوپ 8 اينچ ريچي كرتين جي اس او مدل GSO 8 M-LRS-D
استفاده از ساختار اُپتيكي Ritchey-Chretien (RC) در تلسكوپ كه برگرفته از نام طراحان آن «جورج ريچي» و «هنري كرتين» است به طور گسترده در تلسكوپ هاي حرفه اي در سراسر جهان استفاده مي شود و مزاياي بسياري را براي عكاسي نجومي آسمان شب ارائه مي كند.
در تلسكوپ هاي ريچي-كرتين از آينه هاي اوليه و ثانويه ايي استفاده مي شود كه شكل هايپربوليك(هذلولي) دقيق دارند، اين امر باعث مي شود تا اين تلسكوپ ها تقريبا خطاي كُما (كشيدگي تصوير در گوشهها) كه در تلسكوپ هاي نيوتني معمول است را نداشته باشند. اين تلسكوپ ها داراي ميدان هاي ديد مسطح هستند كه تصاوير ستاره ها را حتي در گوشه هاي تصوير به شكل دقيق و بدون كشيدگي نشان مي دهند. آنها به عدسي يا تيغه تصحيح كننده نياز ندارند، بنابراين هيچ انحراف رنگي مانند تلسكوپ هاي اشميت-كاسگرين ندارند. و لوله هاي باز دارند كه مي توانند انتقال گرمايي را با محيط اطراف خود آسان تر كنند.
دشواري ساخت تلسكوپ هاي ريچي-كرتين RC به اين معني بود كه اين تلسكوپ ها در گذشته براي ستاره شناسان آماتور بسيار گران بودند. اما تكنولوژي مدرن و طراحي و تكنيك هاي ساخت در دهه گذشته، امكان توليد اسكوپ هاي RC با كيفيت بالا را فراهم كردهاند كه به طور قابل توجهي مقرون به صرفه هستند.
مجموعه هاي تلسكوپ هاي ريچي-كرتين (RC (Ritchey-Chretien كه توسط شركت تايواني جي اس او GSO: Guan Sheng Optical توليد مي شوند، كيفيت و امكانات فوق العاده اي را براي عكاسان نجومي متوسط و حرفهاي ارائه مي دهند. عكاساني كه به دنبال تلسكوپهايي با فاصله كانوني بالا براي عكاسي با دوربين هاي DSLR فريم متوسط و فول فريم هستند. و همچنين تقريباً تمام دوربين هاي تصويربرداري نجومي. اين تلسكوپ ها داراي اپتيك هاي دقيق، لوله هاي مستحكم فلزي كنگره دار از داخل با اندود مشكي براي رسيدن به كنتراست تصوير عالي و فوكوسر هاي دقيق و بادوام دو سرعته براي نگه داشتن ايمن دوربين و لوازم جانبي شما هستند.
تلسكوپ 8 اينچ ريچي كرتين جي اس او يك استروگراف Astrograph است استروگراف ها تلسكوپ هايي هستند كه به طور خاص براي عكاسي نجومي طراحي و ساخته مي شوند. اين استروگراف ۸ اينچي در هنگام تصويربرداري نجومي قابليت پوشش كامل سنسورهاي عكاسي با فرمت ۳۵ ميليمتري (24x36mm) را دارد. براي چنين فرمتي يا ساير دوربين هاي CCD نيازي به تخت كننده و تصحيح كننده ميدان نداري. اما براي دوربين هاي عكاسي با سنسورهاي بزرگتر مي توانيد تخت كننده ميدان تهيه كنيد. از آنجايي كه در ساخت و طراحي تلسكوپ هاي ريچي-كرتين Ritchey-Chretien از تيغه تصحيح كننده استفاده نمي شود. خطاي رنگي در اين تلسكوپ ها وجود ندارد.
ويژگي هاي تلسكوپ 8 اينچ ريچي كرتين جي اس او:
تلسكوپ تركيبي ريچي-كرتين با آينه اصلي و ثانويه هايپربوليك hyperbolic mirrors
بدون خطاي كما (Coma) در گوشههاي تصوير به دليل طراحي اُپتيكي ريچي-كرتين
با بدنه سبك و مستحكم فيبركربن
با پوشش مشكي دندانه دار از داخل، مانع از رسيدن نورهاي پراكنده به چشم ناظر
با دهانه ۲۰۰ ميليمتري (۸ اينچي)، فاصله كانوني ۱۶۰۰ ميليمتر و نسبت كانوني f8
با توانايي رسيدن به حداكثر بزرگنمايي 400 برابر
گردآوري نور بسيار بالا – 830 برابر چشم انسان و ۷۵ درصد بيشتر از مدل ۶ اينچ
مجهز به فوكوسر بلبرينگي دقيق، بادوام و نرم ۲ اينچي با آداپتور ۱.۲۵ اينچي
با قابليت نصب چشمي هاي ۲ و ۱.۲۵ اينچي و دو حلقه اتصال افزاينده
با نسبت كانوني f/8 ايدهآل براي عكاسي نجومي از اجرام منظومه شمسي و مناسب عكاسي از اعماق آسمان
مناسب رصدگران و عكاسان حرفهاي آسمان شب براي عكاسي با نوردهي طولاني مدت
ساخت شركت تايواني جي اس او GSO: Guan Sheng Optical
دراي صفحه اتصال ويكسن و لوزماندي دم-چلچلهاي (Vixen & Losmandy)
صفحات اتصال به مقر ساخته شده با ماشينكاري دقيق آلومينيوم با فرآيند آنودايز
قابليت نصب روي انواع مقرها و سه پايه ها، به ويژه مقرهاي استوايي EQ
تلسكوپ 8 اينچ ريچيكرتين جي اس او سبك و كوچك به طول ۵۸ سانت وزن ۶.۲ كيلوگرم
اختر فيزيك به عنوان يك شغل
اگر روياي مطالعه ستاره ها را داريد، بايد بدانيد كه اختر فيزيكدان شدن به سال ها رصد، آموزش و كار نياز دارد. با اين حال، صرف نظر از سنتان مي توانيد با كارهايي مثل عضويت در يك باشگاه نجوم، شركت در رويداد هاي نجوم محلي، گذراندن دوره هاي آنلاين رايگان نجوم و اختر فيزيك و پيگيري اخبار اين حوزه (مثلا، با استفاده از وبسايت Space.com)، شروع كنيد.
اگر دنبال شغلي در حوزه اختر فيزيك هستيد، بهتر است يك مدرك دانشگاهي مرتبط بگيريد و سپس در رشته اختر فيزيك فوق ليسانس يا دكترا بگيريد. حتي مي توانيد تا مقطع فوق دكتري نيز ادامه تحصيل دهيد. اختر فيزيكدانان مي توانند براي دولت، آزمايشگاه هاي دانشگاهي و حتي سازمان هاي خصوصي كار كنند. اگر مي خواهيد در حوزه اختر فيزيك كار كنيد، به توصيه هاي زير دقت كنيد.
1. در تمام كلاس هاي رياضي و علوم دبيرستان شركت كنيد
حتما در كلاس هاي علوم مختلف شركت كنيد. نجوم و اختر فيزيك معمولا عناصر زيست شناسي، شيمي و ساير علوم را با هم تركيب مي كنند تا طيف گستردهاي از پديده هاي كيهان را بررسي كنند. همچنين، در انجمن هاي مدرسه، فعاليت هاي داوطلبانه، مشاغل تابستاني يا دوره هاي كارآموزي مربوط به رشته هاي علوم يا رياضي شركت كنيد.
2. ليسانس رياضي يا علوم بگيريد
اگرچه گرفتن مدرك ليسانس اختر فيزيك راه خوبي است، مسيرهاي مختلف ديگري وجود دارد كه مي تواند شما را وارد اين حوزه كند. مثلا، علم كامپيوتر در تجزيه و تحليل داده ها مهم است. اگر اين گزينه را در نظر داريد، با مشاور مدرسه يا دانشگاه صحبت كنيد تا بهترين رشته را پيدا كنيد.
3. فرصت هاي پژوهشي را دريابيد
بسياري از دانشگاه ها آزمايشگاه هايي دارند كه دانشجويان در آن ها در تحقيق شركت مي كنند و حتي گاهي نتيجه كار خود را منتشر مي كنند. سازمان هايي مثل ناسا همچنين دوره هاي كارآموزي براي دانشجويان مقطع كارشناسي ارائه مي كنند.
براي اطلاع از مقاله چرا تلسكوپهاي هوشمند آينده عكاسي نجومي هستند؟ روي لينك كليك كنيد.
4. گرفتن فوق ليسانس يا دكترا در رشته اختر فيزيك
با توجه به اداره آمار كار ايالات متحده، اگر چه برخي از اختر فيزيكدانان ليسانس دارند، بيشتر آن ها در اين رشته دكترا گرفته اند. در سال ۲۰۱۵، ناتالي هينكل، اختر فيزيكدان سياره اي، در مصاحبه اي طولاني با سايت Lifehacker، درباره مزايا و چالش هاي يك محقق اختر فيزيك بودن صحبت كرد. او درباره سال هاي زيادي كه صرف تحقيق كرده است، تغيير شغل هاي مكرر، ساعت هاي كاري و تجربه اش به عنوان يك زن در اين حوزه صحبت كرد.
همچنين، بينش هاي جالبي درباره كار روزانه خود به اشتراك گذاشت. براي برخي از خوانندگان تعجب آور بود كه او در واقع زمان بسيار كمي را صرف استفاده از تلسكوپ مي كند.
«من بيشتر وقتم را صرف برنامه نويسي مي كنم. بيشتر مردم تصور مي كنند كه ستاره شناسان تمام وقت خود را پشت تلسكوپ مي گذرانند ولي اين فقط بخش بسيار كوچكي از كار است. من تا حدودي رصد انجام مي دهم ولي در چند سال گذشته، فقط دو بار و در مجموع حدود دو هفته رصد كردهام.»
«وقتي داده جمع مي كنيد، بايد آن را كم كنيد (يعني قسمت هاي به درد نخور را حذف كرده و سپس پردازش كنيد تا اطلاعات واقعي به دست آوريد)، معمولا آن را با داده هاي ديگر تركيب كنيد تا تصوير كامل را ببينيد و سپس مقاله اي درباره يافته هاي خود بنويسيد. از آن جايي كه هر رصدي معمولا داده هايي از چند ستاره فراهم مي كند، لازم نيست تمام وقتتان را پشت تلسكوپ بگذرانيد تا داده كافي جمع كنيد.»
نتيجه
تمامي رشته ها براي هدفي بوجود آمده اند و هركدام به يك موضوع مي پردازند تا زندگي بشر شايد پيشرفته تر و يا بهتر شود. علم اختر فيزيك نيز به نظريه هاي فيزيكي در رابطه با اجرام آسماني مي پردازد و اطلاعاتي را كه در مورد اين اجرام به دست مي آورد را مطالعه و بررسي مي كند. شما هم اگر به علم اختر فيزيك و نجوم علاقه داريد مي توانيد با خريد تلسكوپ به مشغول يادگيري اين رشته ها شويد. خريد تلسكوپ در سايت موسسه طبيعت آسمان شب با بهترين قيمت و كيفيت در دسترس شماست.
براي دانلود مقاله اختر فيزيك چيست؟ روي لينك كليك كنيد.
منبع: سايت موسسه طبيعت آسمان شب و اختر فيزيك چيست؟
برچسب:
