در توصیف ساختار سحابی ای که در عکس بالا دیده میشود ، معمولا، اصطلاح “خروج دو قطبی” استفاده میشود.اگر چه هنوز هم علت این اثر برای اکثریت ستاره شناسان گیج کننده باقی مانده است. نظر غالب برای اینکه چرا این ساختار ها به صورت گره ظاهر میشوند این است که گاز و گرد و غبار به صورت باد، می وزند. باد هایی که براثر امواج شوکی حاصل از انفجار ستاره ایجاد شده اند. در بسیاری از موارد، سحابی را، به دلیل انتشار اشعه ی ایکس و یا امواج فرابنفش شدید، به عنوان  تشکیل دهنده ی ستاره میشناسند و تصور میشود که فرآیند همجوشی هسته ای نیز در در داخل ابر اتفاق می افتد. بادها و امواج شوکی به عنوان دلایل تشکیل ابر های رشته ای شناخته شده اند… سحابی هایی با غلظت چنان کم که دود سیگار در مقابل آنها توپر به نظر میرسد که در نهایت با افزایش بیشتر غلظت به محلی برای متولد شدن ستارگان تبدیل میشوند.

از سویی دیگر،نظریه ی جهان الکتریکی آن چیزی که در فضا حرکت میکند را پلاسما میداند و نه گاز داغ! و برآن فیزیک الکتریسته اعمال میشود و نه فیزیک گاز داغ… پوسته ی یک سحابی سیاره ای دارای یک  یا چند غلاف و یا دولایه پلاسما  میباشد که همانند یک خازن عمل میکند  و به طور متناوب باعث ذخیره و آزادسازی انرژی میشود.جریان الکتریکی درون غلاف در داخل و یا خارج پوسته به طور متناوب افزایش و یا کاهش میابد.

حرکت ذرات باردار، جریان الکتریکی را تشکیل میدهد. این جریان الکتریکی توسط یک میدان مغناطیسی احاطه شده است که با افزایش فاصله کاهش میابد. میدان مغناطیسی، زمانی که تعداد بیشتری از ذرات باردار در یک امتداد حرکت کنند و یا سرعتشان بیشتر شود، افزایش می یابد. یون هایی که داخل میدان مغناطیسی در حرکتند به سمت محور جریان فشرده میشوند که این اثر را به اسم پینچ بنت میشناسیم.

یک تخلیه ی الکتریکی درون یک ابر پلاسمایی دولایه ای در امتداد محور خود ایجاد میکند.بارهای مثبت در یک طرف و بار های منفی در طرفی دیگر قرار میگیرند. یک میدان الکتریکی قوی بین دو طرف شکل میگیرد که اگر جریان به اندازه ی کافی قوی باشد باعث درخشش دولایه میشود در غیر این صورت این ساختار نامرئی وغیر قابل رویت است  که به آن اصطلاحا حالت تیره میگویند.

لامپ نئونی که تنها در فرکانس تشدید در یک گاز کامل از خود نور ساطع میکند میتواند مدل بهتری برای یک سحابی باشد. الکتریسیته ای که از درون گاز نئون میگذرد باعث شکل گیری پلاسما و درخشش آن به به صورت زرد کم رنگ میشود. گاز های دیگر، همچون اکسیژن و هیدروژن نور های آبی و قرمز ایجاد میکنند و به این ترتیب عناصر سنگین تر رنگ مخصوص به خودشان را دارند. سحابی حلقه نمایانگر تابش در همه ی آن طول موج هاست.

این ایده برای ستاره شناسانی که به شرایط مطلق گرانشی و جرم فک میکنند، نا آشناست و تعداد کمی از آن ها درباره ی ذرات باردار فک میکنند.آنها به ذرات باردار به عنوان یک جت و نه جریان بیریکلندی که در امتداد محور میدان قرار دارد، فکر میکنند. آنها در مورد تغییرات ناگهانی در چگالی و سرعت ذرات باردار به عنوان موج شوکی فکر میکنن نه دولایه های پلاسما که میتوانند منفجر شوند!

رفتار پلاسما با نوسانات در جریان بار الکتریکی هدایت میشود. به این معنا که نیروهای الکتریکی می توانند چندین بار قوی تر از گرانش باشند. دولایه ها میتواند پلاسما را به سلول هایی تقسیم نماید که دما و چگالی متفاوتی از هم داشته باشند.

در سحابی M57، عکس بالا، نمایی از پایین یک بشکه و نشان دهنده ی جریانات بیریکلندی که انرژی الکتریکی در آنها ذخیره میشود، میباشد. مناطق پینچ بنت در انتها دیده میشوند که پلاسما با جریان یافتن  و تخلیه ی الکتریکی درون این پینچ ها شروع به درخشش میکند.

استفان اسمیت

مترجم: فاطمه طهماسبی

The Ring is a Barrel – Translator: Fatemeh Tahmasebi

از دیدگاه فیزیک هسته ای، سحابی سیاره ای نتیجه ی مرگ ستاره ایست که ذخایر هیدروژن و هلیوم خود را به اتمام رسانده و تحت فشار گرانشی اش در خود فرو میریزد.انفجار ستاره ،هسته را از هم می گسلد و مقدار زیادی از جرم ستاره را به فضا پرتاب میکند.

از زمان کشف نخستین سحابی سیاره ای (حدود ۲۰۰سال پیش و یا کمی بیشتر) تا کنون ، این سحابی ها  دارای رفتار و ویژگی هایی بوده اند که به راحتی قابل توضیح نیستند. آنها از خود ساختار هایی حلقه  مانند مارپیچی، حباب ها، جت ها، لوب ها و برخی ویژگی های دیگر را از خود نشان می دهند. مدل استاندارد معتقد است این سحابی ها از گاز داغ تشکیل شده اند و شکل ظاهری (مورفولوژی یا ریخت شناسی) انها تحت تاثیردوعامل میباشد.اولی شوک موجی ناشی از انفجار ستاره و دومی فشار باد های ستاره ای که در میان انها می وزند .در بعضی موارد شکل سحابی را “شبه باد نما” مینامند زیرا که براثر وزش بادستاره ای قوی ،این شکل به خصوص را به خود گرفته است.

در یکی از پژوهش های دانشگاه کرنل که توسط محققان تلسکوپ فضایی هابل صورت گرفته، سحابی PN G311.0+02.4 را اینگونه توصیف میکنند”… یک جرم غیرعادی با مرکزی برجسته متمایل به بیضی که تابش میکند” و خاصیت ضعیف دوقطبی دارد.

فیزیکدانان انتظار داشتند که به دلیل اشعه ی ماورائ بنفش ساطع شده از کوتوله ی سفیدی که در مرکز ان واقع است مواد سحابی بدرخشند. ولی ،هیچ ستاره  و پرتوی فرابنفشی در انجا شناسایی نشد.

حلقه ی سحابی (پوسته ی کروی)حاوی یک جفت ستاره میباشد که حول مرکز جرمشان در حال حرکتند به طوری که هر پنج روز یکبار،یک دور کامل را طی مینمایند.این ستاره ها در حدود صد برابر درخشانتر و تقریبا سه برابر داغ تر از خورشید هستند.با اینکه این ستاره ها خیلی داغ و درخشان اند ولی مقدار تابش انها به اندازه ی کافی قدرتمند نیست که بتواند چنان انرژی ای را به سحابی منتقل کند. طبق نظر دانشمندان دانشگاه کرنل تنها پرتوهای فرابنفش گسیل شده از کوتوله ی سفید گم شده میتواند چنین درخششی را در سحابی ایجاد نماید.

نظریه ها و مدل های رایج فعلی، هنوز مکانیسم مشخصی برای سحابی ها و تابش پرانرژی انها سراغ ندارند.و هنوز چگونگی پرتاب شدن لایه های بیرونی ستاره به فضا و خارج شدن ساختارهای چندقسمتی از دو سر محور قطبی این سحابی ها را نمیدانند.دلیل این است که سحابی ها از پلاسما تشکیل شده اند و نه گازهای داغ! گاز ها از قوانین حرکت جنبشی تبعیت میکنند.به این صورت که مولکول ها در اثر انرژی گرمایی با یکدیگر برخورد مینمایند و براثرانرژی جنبشی حاصل از برخورد با ذرات پرسرعت دیگر،شتاب میگرند.

رفتار پلاسما بیشتر ازانکه از قوانین نیوتنی پیروی کند ،تابع قوانین الکتریسیته میباشد.ستاره ها در جریان های بیریکلندی که در میدان های بزرگی درون کهکشان جریان دارند شکل میگیرند.اثر پینچ بنت باعث فشرده شدن پلاسما ، مشتعل شدن ستاره و تشکیل جریان های حلقوی به دور استوای ستاره ای درون این خطوط انتقال کیهانی ،میشود.در واقع چگالی جریان الکتریکی باعث میشود که پلاسما در حلقه ها و پوسته ی سحابی ها شروع به درخشش نماید.

طبق مدل الکتریکی این سحابی از دور ساختاری شبیه ساعت شنی دارد.ستاره ی دوتایی در مرکز این سحابی صفحه ای سیال در پهنه ی استوایی سیستم ایجاد مینماید که ستاره شناسان به اشتباه انرا “باد ستاره ای”مینمامند.این احتمال وجود دارد که جریان های بیریکلند درون این دیسک گازی  به دور ستاره ی دوتایی در مناطقی که چگالی بسیار بیشتری دارد ،حرکت نماید و باعث درخشش ان به شکل حلقه ای درخشان شود. مانند تابش نورافکن روی ابرها در اسمان .همان طور که مشاهدات تایید می نمایند، این حلقه بر اثر تابش پرتوهای فرابنفش نمیدرخشد.

از انجا که پلاسما در تجربیات ازمایشگاهی به صورت ساختارهای سلولی که توسط دیواره های نازکی از لایه هایی با بار مخالف (لایه های دوتایی )ازهم جدا میشوند، محتمل است که چنین اتفاقی نیز در سحابی ها رخ بدهد.

هانس الفون در کتاب خود مینویسد:فضا در حالت کلی ساختار سلول مانندی دارد و همچنین مشاهده ی مستقیم این دیواره ی سلولی(صفحه ی سیال)تا زمانی که فضاپیمایی به درون ان نفوذ ننماید،نیز ناممکن است. این بدین معناست که ما نمیتوانیم امیدوار باشیم که این دیواره ی سلولی را مستقیما شناسایی کنیم و یا اندازه ی انرا تخمین بزنیم.نتیجه گیری کلی در مورد  ساختاری که نمیتوانیم به طور مستقیم شناسایی کنیم نیز،امری ناخوشایند است.اما در عوض نتیجه ای که از روی فرضیات میتوان گرفت این است که ،پلاسما در مناطق بسیار دورتر دارای خواصی ست که به شدت با ان چیزی که در اطراف خود میبینیم متفاوت است.(هانس الفون،پلاسمای کیهانی،فصل دوم،جریان های الکتریکی در پلاسمای فضایی)

همچنین پروفسور دونالد اسکات در کتاب خود به نام اسمان الکتریکی این موضوع را به روشنی بیان میکند ، که یک سحابی سیاره ای از بارهای اضافه الکتریکی در یک ستاره تاثیر میپذیرند- یک ستاره ی عادی از فشار های غیر عادی الکتریکی تاثیر می پذیرد و فعال می باشد .ساختار های رشته ای ،حلقوی و سلولی مشاهده شده،همگی از ویژگی های رفتار پلاسما هستند.

استفان اسمیت

مترجم: فاطمه طهماسبی

درباره تصویر:

Conventional understanding of planetary nebula PN G311.0+02.4 evolution. Credit: NASA/Hubble Space Telescope

Cellular Plasmas

Translator: Fatemeh Tahmasebi

]]> http://persiantbolts.com/%d9%be%d9%84%d8%a7%d8%b3%d9%85%d8%a7%db%8c-%d8%b3%d9%84%d9%88%d9%84%db%8c/feed/ 0 http://persiantbolts.com/%d8%b3%d8%ad%d8%a7%d8%a8%db%8c-crl-618-%d9%be%db%8c%da%86-%d8%ae%d9%88%d8%b1%d8%af%da%af%db%8c-%d9%be%d9%84%d8%a7%d8%b3%d9%85%d8%a7/ http://persiantbolts.com/%d8%b3%d8%ad%d8%a7%d8%a8%db%8c-crl-618-%d9%be%db%8c%da%86-%d8%ae%d9%88%d8%b1%d8%af%da%af%db%8c-%d9%be%d9%84%d8%a7%d8%b3%d9%85%d8%a7/#comments Thu, 24 Mar 2016 22:41:22 +0000 http://persiantbolts.com/?p=607 Exploding double-layer CRL 618. Credit: Susan Trammell (UNC), HST, ESA, NASA.

رشته های متقاطع از یک ستاره غول قرمز در حال انبساط دیده می شوند. آیا آنها گاز داغ هستند و یا جریانی از ذرات باردار؟

جت های پیچیده ای از مواد به شکل حلقه، گره، و جریان های مارپیچیاز گازهای درخشان از CRL 618 خارج می شوند. شکل کلی به اصطلاح “سحابی سیاره ای” دو جت غول پیکر و دوشاخه در حال ظهور از ستاره را که نشان دهنده ی شکل مارپیچی در ابتدا است نشان می دهد.

با توجه به غالب نظریه ها، ستاره های غول سرخ منبسط می شوند زیرا بیشتر هیدروژن اولیه آنها “سوزانده” شده و وارد مرحله دیگری از زندگی می شوند، که مصرف هلیوم است، هلیومی که در واکنش های همجوشی هسته ای ایجاد شده اند. همانطور که اتم هیدروژن به هلیوم تبدیل می شود هلیوم (که سنگین تر از هیدروژن است) در هسته ی ستاره ای فرو می رود، جایی که در آن بیش از میلیون ها یا بیلیون سال انباشته می شود.

هنگامی که ستاره تقریبا سوخت هیدروژن خود را تمام کرد، منقبض می شود زیرا فشار تابشی دیگر برای غلبه بر نیروی گرانشی موثر نیست ، نیروی گرانشی که همواره برای منبسط شدن سطع تلاش می کند ولی سطح منقبض می شود. درحالی که انقباض ادامه می یابد فضار داخلی بالا می رود و ستاره بار دیگر گرم می شود تا زمانی که گرمای کافی برای چرخه هلیوم کربن فراهم شود. به طوری که تابش انرژی تولید شده از همجوشی هلیوم می تواند ستاره را تا مرحله غول سرخ شدن منبسط کند.

پس از اینکه مواد هسته ای ستاره به مرحله ای رسیدند که دیگر نمی توانستند عناصر سنگین تر تولید کنند، مدل فعلی تکامل ستاره ای پیش بینی می کند که ستاره لایه های خارجی خود را روشن می کند و گرمای آن را آزاد می سازد هسته ی متراکم به تدریج کوتوله سفید می شود. در این پیشروی، حجم بسیار زیادی از گاز و غبار درخشان اطراف ستاره ، اغلب تشکیل گردباد مارپیچی یا به شکل رشته بافته شده می دهند و شکلی شبیه به اسباب بازی های slinky به خود می گیرند و بین تئوریسین های مدل الکتریکی به عنوان جریان بیرکلند شناخته می شوند.

تخلیه الکتریکی در پلاسما یک غلاف مغناطیسی لوله مانند در امتداد محور آن ایجاد می کند. اگر به اندازه کافی جریان از طریق مدار باشد، تخلیه الکتریکی باعث می شود تا غلاف بدرخشد، گاهی هم باعث ایجاد تعداد دیگری غلاف در درون آن می شود. غلاف “دو لایه” نامیده می شود. دولایه ها هنگامی که بارهای مثبت در یک ناحیه از ابر پلاسما و بارهای منفی در ناحیه در همان نزدیکی هستند ایجاد می شوند. میدان الکتریکی قدرتمندی بین دوناحیه پدید می آید که ذرات باردار را شتاب می دهد. بارهای الکتریکی مارپیچی در میدان مغناطیسی اشعه ایکس، ماوراء بنفش شدید و گاهی گاما تابش می کند.

در تصویر CRL 618 دولایه درخشان است، که در معرض مرزهای مشخص بین غلاف ها. از زمانی که جریان های الکتریکی در طول غلاف ها جریان می یابند، رشته ها (جریان های بیرکلند) در مسافت های طولانی یکدیگر را جذب می کنند ولی هنگامی که خیلی نزدیک می شوند یکدیگر را دفع می کنند. به جای یکی شدن آنها به دور یکدیگر پیچ و تاب می خورند، در نهایت بصورت خطوط انتقال الکتریکی طولانی در فضا رشد می کنند. سحابی سیاره نما بنابراین باید به عنوان لوله هایی با طول چندین سال نوری باشند که دچار تخلیه الکتریکی گاز شدند.

ذیذگاه توافقی سحابی های سیاره نما بر اساس امواج شوک انفجاری از طریق ابرهایی از گاز داغ است. از زمانی که وقایع گرمایی و جنبشی بی نظم هستند، با این تعریف هر نوری که از این وقایع می آید باید فرکانس های چند گانه را نشان دهد. گرچه، در CRL 618 بالای ۹۰% نور دیده شده در یک محدوده کوچکی از فرکانس است و عمدتا از اکسیژن یونیزه است.

همانطور که هانس آلفون مشاهده کرد، جهان، به زمین بازی تئوری پردازان تبدیل شده است، کسانی که هیچگاه پلاسما در آزمابشگاه ندیده اند. بسیاری از آنها هنوز هم به فرمول هایی که ما از تجربیات آزمایشگاهی می دانیم اشتباه است اعتقاد دارند.

آلفون آن نقطه از زندگی اش را خاطرنشان کرد: مفروضات اساسی کیهانشناسان امروز با پیچیده ترین روش های ریاضی توسعه یافته و تنها پلاسما زیبایی این نظریات را درک نمی کند و از آنها پیروی نمی کند.

استفان اسمیت

ترجمه: فرشته معماریان

A Twist of Plasma

Translator: Fereshteh Memarian