المستور 0 Report post Posted September 1, 2005 بسم الله الرحمن الرحيم الانزياح الاحمر ورؤية الكون . كتبه لكم وفي أول عمل مشترك بينهما كل من : مستور الاحمري – عبدالله العياضي عندما نسمع كلمة الانزياح الأحمر فانه يتبادر إلى أذهاننا مباشرة كل من قانون هابل وبعد المجرات والنجوم والعلاقات الرياضية المهمة والى ما ذلك من ارتباط وثيق بين علم الفلك والانزياح الأحمر , فمن منا لا يعرف الانزياح الأحمر أو لم يسمع عنه على الأقل ؟ إن الحديث عن الانزياح الأحمر ممتع فعلا خاصة إذا ما تم طرح هذا الاكتشاف المثير على طاولة البحث المستفيضة والتي توضح لنا كيف غير هذا الاكتشاف العظيم نظرتنا إلى الكون , وكيف استطاع أن يرتقي بعلم الفلك إلى ابعد الدرجات والحدود , محدثا ثورة ضخمة في العلوم الفلكية التي لازمت العلماء لحقبة طويلة من الزمن . عند الحديث عن الانزياح الأحمر يجب علينا مراعاة كل الأبعاد والزوايا التي ترتبط به , وذلك بفتح كل الأبواب المغلقة والتي لازمها الغبار منذ قديم الزمان ووصولا إلى آخر الأبواب التي سمح الله للبشر أن يصلوا اليها , قال تعالى ﴿يا معشر الجن والأنس إن استطعتم أن تنفُذُوا من أقطار السماوات والأرض فانفذو لا تنفذون إلا بسلطان ﴾ (سورة الرحمن آية 33) . وهذا ما سنحاول طرحه من خلال هذا السطور القليلة التي تختصر الزمان والمكان في طياتها وبين حروفها , بحيث نستعيد شريط الماضي القديم والرؤية البدائية القاصرة للسماء وما فيها من أجرام ومن ثم نسرع بعجلة الزمن ونحط رحالنا عند علماء سخروا كل وقتهم لتفسير ما بدا لهم من غموض فنناقش أفكارهم ومساهماتهم العلمية , ونصل أخيرا إلى ما كنا نبحث عنه وهو فهم الانزياح الأحمر بكل تفاصيله وأنواعه وأهميته , وذلك برؤية واضحة موفقة بإذن الله . الكون عبر التاريخ : كان نظر الإنسان موجها إلى السماء في غالب وقته ففي النهار يرى جرما ضخما يضئ السماء قاطبةً , فإذا غاب هذا الجسم وأسدل الليل ستاره رأى نجوما تتلألأ في السماء مثيرة الهيبة في قلبه و عقله . فانقسمت آراء الناس حولها , فمنهم من طغى الخوف عليه فأرضى قلبه وترك عقله فعبد هذه الأجرام , ومنهم من حاول تفسير ما يرى ليرضي عقلة وقلبه فتفكر فيها وتأمل حركتها وانتظامها . قال تعالى ﴿ وكذلك نري إبراهيم ملكوت السماوات والأرض وليكون من الموقنين (75) فلما جن عليه الليل رأى كوكبا قال هذا ربي فلما أفل قال لا أحب الآفلين (76) فلما رأى القمر بازغا قال هذا ربي فلما أفل قال لان لم يهدني ربي لأكونن من القوم الضالين (77) فلما رأى الشمس بازغة قال هذا ربي هذا اكبر فلما افلت قال يا قوم إني برئ مما تشركون (78) إني وجهت وجهي للذي فطر السماوات والأرض حنيفا وما أنا من المشركين (79) ﴾(سورة الأنعام ) . وقال تعالى ﴿ لا تسجدوا للشمس ولا للقمر واسجدوا لله الذي خلقهن إن كنتم إياه تعبدون ﴾(سورة فصلت آية 37) . ومنذ العام 340 قبل الميلاد تمكن أرسطو من تقديم دليلين على كروية الأرض أولا خسوفات القمر نتيجة لوجود الأرض بين الشمس والقمر وملاحظة ضل الأرض الدائري الساقط على القمر وثانيا ملاحظة النجم القطبي وتغير موقعة بتغير مكان المراقب على سطح الأرض ( كمصر واليونان ) ولكنه اعتقد أن الأرض ثابتة وان الشمس والقمر والكواكب تدور حولها ( مركزية الأرض ) . ثم قدم بطليموس في القرن الثاني من الميلاد تجسيدا لهذه الفكرة , حيث كانت الأرض مركزا لثماني كرات في كل كرة كوكب والكرة الثامنة ( وهي نهاية الكون في ذلك الوقت ) تحوي نجوما ثابتة ملتصقة بها ولا تغير مواقعها بالنسبة لبعضها البعض رغم أن الكرة بكاملها تدور حول الأرض . ثم قدم البولندي كوبرنيكوس نموذجا آخر وهو يقضي بان الشمس ثابتة في مركز الكون وان الكواكب تدور في مسارات دائرية حولها ولم يؤخذ هذا النموذج بمحمل الجد إلا بعد مرور قرن من الزمن , وذلك عندما قدم جاليليو جاليلي الدليل العملي ويوهان كبلر الدليل النظري لإثبات صحتها عام 1609م . فبعدما صنع جاليلو التلسكوب راقب به الكون بمنظور مختلف فوجد لكوكب المشتري أربعة توابع تدور حوله وهذا ينفي مركزية الأرض واثبت كبلر عن طريق القوانين الرياضية أن الكواكب تسير في مدارات اهليجية حول الشمس فتطابقت التوقعات والمشاهدة . ثم أثبت نيوتن عام 1687م صحة قوانين كبلر وأضاف عليها بعض التعديلات كما بين اعتماد هذه الأجرام على قوة الجاذبية بينها وكافة الأجرام الكونية بحيث تبين أن هذه النجوم ما هي إلا شموس مشابهة لشمسنا تتأثر بالجاذبية ومتوزعة بشكل متناسق في الكون , فإذا اعتبرنا الكون ساكنا فإننا نلغي قوة الجاذبية وهذا غير صحيح . ثم جاء الفيلسوف الألماني أولبرز ليطرح سؤال حير العلماء كثيرا وهو لماذا إذا كانت هذه النجوم مثل شمسنا فلماذا لا تضيء السماء ليلا استنادا لعددها الكبير فكانت الإجابات مختلفة منها أن النجوم بعيدة عنا وان الضوء قد صدر منها في الماضي البعيد وهذا يقود إلى بداية تكوين هذه النجوم وبداية الكون . وكان اقتراح سانت اوغستين أن الكون بدأ سنة 5000 قبل الميلاد . وكان معظم الناس ينظرون لكون سكوني لا يتغير . حتى عام 1929م عندما قام العالم أدوين هابل برصد العديد من المجرات وحساب الإزاحة الحمراء لها والبعد عنها حتى تمكن من إيجاد علاقة أثبتت أن الكون ليس مستقرا بل انه كون آخذ في التمدد والاتساع . وقد غير استنتاج هابل نظرة الناس له بشكل لا ريب فيه . ولم تقف مشاهدات هابل عند هذا الحد بل قد أوحت بأنه كانت هنالك مرحلة تدعي الانفجار العظيم سببت هذا التوسع , وفي تلك المرحلة كان الكون لا متناهي الصغر والكثافة . هذه المقدمة التاريخية لتطور نظرة البشرية للكون والتي لاحظنا من خلالها أن الانزياحات الحمراء ا كانت بالفعل مفترق الطرق لهذا التحول الكبير لرؤية الكون , ويمكننا الآن الغوص إلى أعماقها واكتشاف بعض أسرارها . الضوء وخصائصه : إنها أجمل لوحة في ليلة صافية وكيف لا تكون كذلك والله من جعلها زينة للسماء ومصابيح مضئية فيها , قال تعالى ﴿ولقد زينا السماء الدنيا بمصابيح وجعلناها رجوماً للشياطين ﴾(سورة الملك آية 5) . إنها النجوم التي تتباهى بألوانها المختلفة , ولكن عند إعادة النظر ومحاولة التفكير في هذه الأضواء فان الأمر يستلزم معرفتها وتحليلها بدقة , فكيف يخرج هذا الضوء منها وكيف يصل إلينا وما هي سرعته والأسئلة كثيرة جدا . وللإجابة الوافية على هذه الأسئلة يجب التطرق إلى ركنين أساسيين يستند عليها الضوء وهي الطول الموجي وكل ما يرتبط به من كميات فيزيائية مهمة والخط الطيفي . طبيعة الضوء كان الجدل قائما لفترة من الزمن حول طبيعة الضوء فحتى القرن الحادي عشر الميلادي لم يكن هنالك تفسير دقيق لطبيعته وكانت أول محاولة لتفسيره للعالم المسلم ابن الهيثم في كتابة المناظر وقد عرفه بأنه حرارة نارية تنبعث من الأجسام المضيئة بذاتها كالشمس والنار . وقد بين انه يسير في خطوط مستقيمة كما انه يتألف من أطوال وعروض . وذكر ابن الهيثم أن الرؤية تتم بواسطة الأشعة المنبعثة من الجسم المرئي مخالفا رأي بطليموس الذي قال بان الرؤية تتم بواسطة أشعة تنبعث من العين إلى الجسم المرئي . وكان أول من اكتشف ظاهرة انكسار الضوء عند مروره من وسط معين إلى وسط آخر غير متجانس معه , وكان اكتشاف ابن الهيثم للخواص السابقة الخطوة الأولى في طريق إثبات طبيعة الضوء الموجية . الضوء يمثل شكلا من أشكال الحركة الموجية , أي أن الضوء يسلك سلوك الموجة في الاضطراب صعودا وهبوطا ناقلا معه الطاقة من المصدر إلى المستقبل دون انتقال فعلي للمادة . وهي شبيهة بموجات البحر وما تحمله من تغيرات في طولها وارتفاعها وترددها . والذي يحدث فعلا لموجات الضوء هو اضطراب لموجتين كهربية ومغناطيسية متعامدتين تنقلان الطاقة على شكل شحنات كهربية من المصدر ( كالنجوم ) والى شحنات كهربية في المستقبل ( كشبكية العين ) . لكل موجة طول وتردد معين والطول الموجي هو المسافة بين نقطتين متناظرتين في الموجة الأولى والتي تليها , ولهذه الصفة العديد من المزايا وقد يكون من أهمها أن الضوء الذي نراه لا يمثل إلا الضوء المرئي فقط وليس كل شيء في الكون , وهو محدد بأطوال موجية تقع بين 4000 و 7000 أنغستروم ( والانغستروم وحدة الطول الموجي ويساوي ¹ºֿ10 متر ) وسمي بالأنغستروم نسبة للفيزيائي السويدي آندي أنغستروم عام 1874م والذي كان أول من قاس الأطوال الموجية للشمس . والضوء المرئي هو جزء من الشعاع الكهرومغناطيسي الذي ينتشر في الفضاء على شكل أشعة غاما والأشعة السينية والإشعاع فوق البنفسجي والإشعاع تحت الأحمر والأمواج الراديوية وكل من هذه الأشعة له طول موجي يختلف عن الآخر واكبر الموجات طولا هو اقلها طاقة واقصرها طولا موجيا هو أعلاها طاقة وأغلب هذه الأمواج خارج مدى رؤيتنا , ولكنها تشترك بان سرعتها ثابتة في الفراغ وهي تساوي 3× 10 ( اس 8 ) متر لكل ثانية وهي من أدق الوحدات الكونية . أما التردد الموجي وهو من أهم صفات الموجات يعرف على انه عدد الموجات المارة بنقطة معينة خلال فترة زمنية معينة وتقاس بعدد الدورات في الثانية ( وتقاس أيضا بالهيرتز Hz وهو يساوي دورة واحدة لكل ثانية أو ¹ֿs) ويختلف التردد لكل نوع من الأشعة السابقة . واستنبط العلماء علاقة تربط كلا من الطول الموجي والتردد وهي علاقة عكسية يربطها بشكل واضح سرعة الضوء (المعادلة رقم 1 ) وكما ذكرنا في تعريف الطول الموجي انه ينقل طاقة تتناسب عكسيا معه , ولكن هل هنالك علاقة بين الطول الموجي والحرارة ؟ وجد أن الأجرام السماوية كالنجوم عندما تكون أعلى حرارة فإنها تكون أعلى طاقة ( علما أن درجة الحرارة تحدد اسطع الأطوال الموجية ) وقد وجد العالم فين تلك العلاقة بين درجة الحرارة والطول الموجي الأعلى (المعادلة رقم 2 ) وبمعنى آخر كلما زادت حرارة نجم ما قصر طوله الموجي الذي يطلق عنده إشعاعه الأعلى . فالنجوم الحمراء هي الأطول موجيا ولكنها الأقل حرارة ( مثل نجم قلب العقرب درجة حرارته السطحية 3000 كالفن وطوله الموجي يساوي 1000انجستروم ) بينما النجوم الزرقاء المائلة للون الأزرق تكون الأكبر حرارة سطحية ولكنها الأقل طول موجيا ( مثل نجم الشعرى اليمانية درجة حرارته السطحية تساوي 10000كالفن ولكن طوله الموجي هو 3000 انجستروم فقط ) . ولكن ما هي علاقة التي تربط درجة الحرارة السطحية مع الطاقة ؟ كان للعالم ستيفان وبولتزمان دور كبير في إماطة اللثام عن تلك العلاقة والتي تنص على أن الطاقة المنبعثة من جسم ما تتناسب طرديا مع القوة الرابعة لدرجة حرارته السطحية ( المعادلة رقم 3 ) الطيف عند مشاهدتنا للشمس فإننا لا نرى لها إلا نورا ابيضا ساطع , ولكن بقليل من الملاحظة لبعض الظواهر القريبة منا فإنها تبين لنا غير ذلك ! فمنها ما نشاهده أثناء نزول المطر من ألوان زاهية تسمى قوس قزح وهي الألوان نفسها التي رآها نيوتن في تجربته المشهوره حينما مرر ضوء الشمس في منشور ثلاثي ووجد أن الضوء قد تحلل للألوان التالية ( البنفسجي والنيلي والأزرق والأخضر والأصفر والبرتقالي والأحمر ) تظهر مرتبة بهذا النظام دائما فلماذا ؟ انه الأثر المسمى بالتشتت والذي يفصل الضوء لألوانه الرئيسية , وبالنسبة للمنشور فعندما يسقط الضوء عليه فانه ينكسر بسبب تغير الوسط الذي انتقل عبره بحيث انه انتقل من الهواء إلى وسط الزجاج , ويعتمد الانكسار السابق على نوع الوسط وعلى لون الشعاع , ونجد هنا أن الخاصية الثانية هي سبب انفصال ضوء الشمس أثناء عبوره المنشور إلى ألوان الطيف السبعة . ولكن لماذا لون الشعاع سبب الانفصال ؟ إن أهم صفات لون الأشعة الطول الموجي , واللون الأحمر أطولها والبنفسجي اقصرها طولا ولذلك فان اللون الأحمر هو الأقل انكسارا في المنشور وأما البنفسجي فانه الأكثر انكسارا ( وكان هذا تعليل نيوتن عندما فسر ظهور ألوان الطيف ) وأما قوس القزح فان قطرات الماء مجتمعه فيه تلعب دور المنشور في كسر أشعة الشمس , والحال نفسه عندما يكون الجو مغبرا فان اللون الأحمر هو الأقل تبعثرا وأما البنفسجي فهو الأكثر تبعثرا ( ولذلك جعلت إضاءة إشارة المرور باللون الأحمر فهي الأسهل رؤية من بعيد ) وينطبق الأمر كذلك على لون حمرة الشمس عند الغروب . استمر العلماء الذين جاءوا بعد نيوتن في ملاحظة هذه الخطوط الطيفية للشمس محاولين قراءة ما خلف هذه الألوان وابتكروا أجهزة دقيقة ساعدتهم على توضيح بعض المشاهدات الغريبة فيها , ويعد جهاز كاشف الطيف ( أو المطياف ) من أهم تلك الأجهزة التي استخدموها في تحليل طيف الشمس سابقا ( وفي تحليل ضوء النجوم والأجرام الأخرى حاليا ) وعبارة عن جهاز يقوم بتفكيك ضوء النجوم إلى مكوناته من الأطوال الموجية . فقد تمكن العالم ولتسون ( 1766 – 1822) من مشاهدة أربع خطوط قاتمة تتخلل طيف الشمس لم يتمكن من فهمها , ثم تلا ذلك العالم فرونهوفر عام 1814 م حيث تمكن من تسجيل أقوى الخطوط القاتمة ( تسمى اليوم خطوط فرونهوفر ) و تمكن من تحديد 574 خطا طيفيا اسودا يتخلل طيف الشمس اللامع ولاحظ تشابهها مع خطوط طيف بعض العناصر التي كانت متوفرة في المعامل الأرضية ولكنه لم يستنبط أي شيء من تلك الملاحظة . ولاحظ أيضا أن خطوط الطيف على ثلاثة أنواع هي ( الخطوط اللامعة والخطوط القاتمة والطيف المستمر ) . وقد اهتم كل من هينجنز ولوكير عام 1864م بالظاهرة السابقة والتي لم يفسرها فرونهوفر وتوصلا إلى أن خطوط طيف الشمس تنتج نفس العناصر الموجودة في الأرض , أي أن المادة في جميع أنحاء الكون تتكون من نفس المادة . ثم أجرى العالم كيرشوف (1824-1887) وبنزن ( 1811-1899) العديد من التجارب على طيف المواد في حالات مختلفة من درجات الحرارة والكثافة وتوصلا إلى قوانين كيرشوف الثلاثة المشهورة والتي تفسر ظاهرة خطوط الطيف وهي على النحو التالي : ثم أجرى العالم كيرشوف (1824-1887) وبنزن ( 1811-1899) العديد من التجارب على طيف المواد في حالات مختلفة من درجات الحرارة والكثافة وتوصلا إلى قوانين كيرشوف الثلاثة المشهورة والتي تفسر ظاهرة خطوط الطيف وهي على النحو التالي : 1- تنتج خطوط الطيف المستمر عندما نرفع درجة حرارة جسم ذو كثافة عالية سواء كان صلبا أو سائلا أو غازا . 2- تنتج خطوط الطيف اللامعة عندما نرفع درجة حرارة غاز ذو كثافة منخفضة . 3- تنتج خطوط الامتصاص عندما تمر خطوط الطيف المستمر في غاز كثافته منخفضة ( بحيث إن درجة حرارة هذا الغاز اقل من درجة حرارة الجسم ذو الطيف المستمر ) . وتفسير القانون الثالث أن الغاز ذو الكثافة المنخفضة يحجب بعض الأطوال الموجية الصادرة من الطيف المستمر ويظهر محلها خطوط قاتمة سوداء تناظر تماما الخطوط اللامعة التي تظهر لو وضعنا الغاز ذو الكثافة المنخفضة فقط خلال جهاز المطياف . المطياف ومبدأ عمله : الشعاع الضوئي ينعطف أ و ينكسر لدى مروره في الزجاج لان سرعته في الزجاج تختلف في الهواء وتعتمد سرعة الضوء في الزجاج على طول موجة فسرعة الضوء الأزرق في الزجاجة العادية تبلغ حوالي 194ألف كلم/ث بينما سرعة الضوء الأحمر تساوي 195.5 ألف كلم/ ث , وبسبب اختلاف السرعة فإن الضوء الأزرق ينكسر بزاوية أكبر من زاوية انكسار الضوء الأحمر أثناء مرورهما في الزجاج . كما ذكرنا سابقا يتركب الشعاع الضوئي من عدة أطوال موجية , وعندما يخترق هذا الشعاع قطع من الزجاج فإنه يتحلل إلى عدد من الحزم المختلفة لكل حزمة طول موجي معين وتنتشر تلك الحزم في داخل الزجاج باتجاهات مختلفة وفقا لأطوالها الموجية . وعندما ينبعث الضوء من الزجاج إلى الهواء مرة ثانية ، يمكن للعين عندها مشاهدة الألوان منفصلة عن بعضها ، ورؤية أيضا الأطوال الموجية لتلك الألوان فإذا ما قطعها الزجاج بشكل منشور فإن الأشعة تنكسر مرتين مرة عند دخولها المنشور ومرة عند خروجها منه وتعتمد زاوية الانكسار على طول الموجة الإشعاعية في كل مرة تكون الأمواج الزرقاء اشد انكساراً من الأمواج الحمراء ( المعادلة رقم 4 ) والمنشور في هذه العملية يضاعف من عملية انتشار الحزم الضوئية للأطوال الموجية بين اللونين الأزرق والأحمر في الحزم . هذا هو مبدأ المطياف المنشوري او المطياف التصويري . والمطياف هو جهاز يقوم بفصل الأطوال الموجية المختلفة في الحزم الضوئية عن بعضها وفحص كل طول موجي على حدة . ويتم عادة تصوير هذه الأطوال الموجية المنفصلة بدلاً من فحصها بالعين وذلك باستخدام جهاز يدعى راسم الطيف . والعناصر التي يتكون منها المطياف الكامل هي : 1- أنبوبة تفريغ غازية ، وهي تمثل هنا المصدر الضوئي. 2- شق يسمح بمرور كميه ضئيلة من الضوء الوارد من المصدر الضوئي. 3- عدسه مقربه تحول الحزم الضوئية المتباعدة إلى حزم متوازية . 4- منشور وهذا المنشور تمرر عبره الحزم المتوازية القادمة من العدسة وتجتازه من جهة لأخرى بشكل عدد من الحزم المنفصلة عن بعضها ولكل واحده منها طول موجي خاص بها ولكل حزمة أيضا اتجاه مختلف حسب الطول الموجي. 5- عدسه مقربه ثانيه , تتلقى هذه العدسة الحزم السابقة بعد خروجها من المنشور، وتمرر فيه بحيث تجمع تلك الحزم على شكل عدد من الخيالات الواضحة للشق المضيء وعدد الخيالات الملونة للشق يساوي عدد الأطوال الموجية للمصدر الضوئي الأصلي وهو مصباح التفريق. من خلال تطور المطياف وإضافة بعض التعديلات عليه , استمر العلماء في بحثهم المتواصل في تلك الخطوط الطيفية للشمس ووجدوا علاقة تربط طيف الشمس وطيف العناصر في المختبرات الأرضية وهي أن لكل عنصر طيفه الخاص به وعند مقارنة أطياف تلك العناصر مع طيف الشمس وجد أن طيف الشمس هو خليط من أطياف عدد من العناصر السابقة وخلال الأبحاث اكتشفوا أكثر من 70 عنصرا في الشمس , وقد كان هنرى دريبر ( وهو هاوي فلكي ) أول من تمكن من تصوير طيف لنجم تصويرا فوتوغرافيا سنة 1872م . ولكن ورغم مرور أكثر من قرن من الزمان على اكتشاف فرونهوفر للخطوط الطيفية إلا أنها ضلت لغزا لم يحل , ولم يتم كشف هذا اللغز إلا بعد ظهور النظرية الكمية ( نظرية الكمات ) . ما الذي يحدث فعلا ؟ استخدم العالم بالمر سنة 1885م جهاز المطياف ليحلل طيف الهيدروجين فوجد انه يتكون من متسلسلات من الخطوط الطيفية وسميت إحدى المتسلسلات باسمة ( وهي تتكون من خطوط طيفية منفصلة طول موجتها بين 6563 آنجستروم و 3646 انجستروم والخط الأخير هو نهاية المتسلسلة ) . وواصل العلماء نهج بالمر في ذرة الهيدروجين فوجدوا عددا من المتسلسلات التي لم تكن في الأشعة المرئية مثل متسلسلات ليمان ( فوق البنفسجية ) وباشن وبراكت وفوند ( تحت الحمراء ) . ورغم نجاحات علاقات بالمر في حساب الطول الموجي بدقة كبيرة إلا أنها علاقات تجريبية لا توضح الأصل الفيزيائي لهذه الخطوط . تتحدث النظرية الكمية عن البنية المجهرية الذرية , ولفهمها جيدا قد يستلزم منا الأمر فحص تلك البنية الصغيرة وان ننتقل إلى ذرة الهيدروجين ( التي كانت طيفها مثار الجدل السابق ) وعندها فإننا نكون أمام نواة تحوي نيترونا ( متعادل الشحنة ) وبروتونا ( موجب الشحنة ) ولذلك فالمحصلة نواة موجبة الشحنة وليس ببعيد نجد إلكترونا ( سالب الشحنة ) يتحرك في مدار حول هذه النواة متأثرا بالجذب الكهربي الناتج من اختلاف الشحنتين ( مشابها في ذلك مدار الأرض والكواكب السيارة حول الشمس ) , ولكن كتلة البروتون الموجب اكبر من كتلة الإلكترون ب 1836 مرة وعلم الكهرباء الحركية ينبئنا بان الإلكترون الدائر حول النواة سيفقد طاقته أثناء الدوران ويمثل هذا الفقدان شعاع منبعث يساهم في اقتراب الإلكترون من البروتون أكثر فأكثر إلى أن ينكمش مداره ويصل إلى الصفر فكيف تحافظ ذرة الهيدروجين على حجمها المحدود ؟ كان حل تلك المعضلة عند العالم الدانمركي نيلز بور عام 1913م كالآتي : حول نواة كل ذرة عدة مدارات ( أو مستويات ) تسير فيها الالكترونات ولكل مستوى طاقة بحيث أن المستويات الداخلية اقل طاقة من الخارجية , ويمكن أن تتغير طاقة الإلكترون عند انتقاله من مدار مسموح لآخر فإذا كان الإلكترون في مدار طاقته Ei ثم انتقل لمدار طاقته Ef حيث ان (Ei > Ef ) فان الإلكترون يصدر شعاعا كهرومغناطيسيا يمكننا حساب طاقته ( المعادلة رقم 5 ) ومن خلال نفس المعادلة نستطيع حساب طاقة الضوء الأحمر الذي يبلغ طول موجته700 نانومتر فان طاقته تساوي 2.8 × 10جول . وعندما نزود إلكترونا بالطاقة اللازمة لانطلاقه , فانه يقفز للمستوى الأعلى وتصبح الذرة مثارة وغير مستقرة , وعندما يسقط إلكترون عائدا إلى مستواه الأصلي فان الذرة تطلق طاقة على شكل كرة ضوء ( تسمى فوتونا ) . ولا يسعنا ذكر الطيف دون أن نشير بمجهود العالم رايدبيرغ حيث أعطى قانونا عاما يحسب طول الموجة للهيدروجين في كل مستوى ( المعادلة رقم 6 ) . الآن أصبح بين يدينا الحل الواضح لخطوط الطيف وتفسيرها هو كالآتي : تتولد خطوط الإصدار عندما تنتقل الالكترونات من مستويات طاقة عالية إلى مستويات طاقة منخفضة ويتناسب الطول الموجي للضوء الصادر عكسيا مع فرق الطاقة بين المستويين , وبما أن لكل نوع من الذرات مستويات خاصة من الطاقة فان لكل عنصر كيميائي خطوط إصدار طيفية خاصة . والحال نفسه مع خطوط الامتصاص القاتمة فعندما يمتص الإلكترون من عنصر كيميائي ضوءا ( طاقة ) فإنه يقفز من مستواها الحالي إلى مستوى أعلى طاقة . والأطياف النجمية بلا استثناء هي خطوط قاتمة تتقاطع مع شريط مستمر من الألوان , ولذلك فانه يمكن معرفة التركيب الكيميائي للنجوم من خلال تحليل الخطوط القاتمة في طيف النجم ومقارنتها مع الخطوط الطيفية لكل عنصر كيميائي على الأرض . أهمية الخطوط الطيفية وعوامل انزياحها : كانت الخطوط الطيفية هي الخيط الأهم والذي نمسك به لمعرفة العناصر الكيميائية المكونة للشمس والنجوم الأخرى التي تبعد عنا مئات السنين الضوئية ويمكننا أيضا التعرف على كثافة غازها من خلال ما يسمى باتساع الخطوط التصادمي ( بحيث تتولد خطوط طيفيه عريضة عندما يزداد معدل تصادم الذرات في النجوم ذات الكثافة العالية ) وهنالك بعض الصفات الأخرى مثل دوران نجم حول محوره وإمكانية وجود حقول مغناطيسية قوية فيه . ونلخص العوامل التي ينتج عنها وجودها زحزحة الخطوط الطيفية بالآتي : 1- الحركة النسبية بين الجسم المشع للضوء والراصد (وهو مايسمى عادة تأثير دوبلر ) 2- انكماش وجاذبية الجسم المشع للضوء : لان الضغط الواقع على المصدر المشع سواء بإدخال غاز آخر أو بانكماش وانجذاب الجسم المشع نفسه ينتج عنه مباشرة أن تصغر المسافات التي بين الذرات نسبيا فيزيد سمك الخطوط الطيفية ويبدأ الطيف الخطي كله متجها نحو اللون الأحمر من الطيف المستمر ومسببا ما يسمى الانزياح الأحمر الجذبي 3- وجود مجال مغناطيسي : فهو من أهم الظواهر الطبيعية الأساسية في إيضاح العلاقة بين الضوء والمغناطيس التي تنبأ بها (لورنتز ) نظريا وأبرزها (زيمان) بوضع مصدر إشعاع بين قطبي مغناطيس قويين ، ووجد في بادئ الأمر أن الخطوط الطيفية يزيد سمكها ثم تنفلق إلى مركبات ، وفي الأحوال العادية وجد أن كلا من الخطوط الطيفية ينقسم إلى مركبتين على جانبي مراكزها متمائلة بنسبة إلى موقعها الأصلي قبل إيجاد المجال المغناطيسي ولا يرى الخط الأصلي في اتجاه المجال المغناطيسي . أنواع الانزياحات الحمراء : ويمكن ان نقسم الانزياحات الحمراء إلى ثلاثة أقسام هي : 1- الانزياح الاحمر الدوبلري 2- الانزياح الاحمر الجذبي 3- الانزياح الاحمر الكوني . علاقة تأثير دوبلر بالانزياحات الحمراء : وجدنا فيما سبق أن الخطوط الطيفية تدلنا على تردد الطيف وطوله الموجي لأي نجم من خلال القوانين السابقة , ولكن وحتى الآن كنا نعتبر أن مصدر خطوط الطيف والراصد في حالة سكون , . أما عندما تكون في حالة حركة على طول الخطّ الواصل بينهم ، فان كلا من الطول الموجي وتردد الموجة تكون معدلة بتأثير دوبلر ، نسبة إلى العالم الفيزيائي النمساوي دوبلر (1803-1853) . ولفهم هذه الظاهرة نأخذ مثالا مألوفا لدينا من خلال موجات الهواء ؛ على سبيل المثال ، حينما تمر سيارة وهي في حالة اقتراب فان درجة تردد الصوت الصادرة منها تكون عالية ، ولكن التردد ينخفض بشكل ملحوظ عندما تعبر السيارة ويستمر ذلك إلى أن ينعدم التردد . أكثر حركات الموجة المألوفة ترتبط بوسط مادي كموجات الماء والهواء . ولكنا ذكرنا بان الضوء عبارة عن موجات كهرومغناطيسية تتوزع في الفراغ وبالتالي ينطبق عليها تأثير دوبلر . وقد كان ارماند فيزو ( 1819-1896 ) قد وضح وبشكل صحيح تأثير دوبلر الكلاسيكي للضوء في 1848م , وأعطى ألبرت آينشتاين تفسير نسبيا في عام 1905. ولتوضيح تلك الظاهر نفترض أن مسافرا يرسل رسائله إلى مكتبه أثناء سفره وعلى فترات منتظمة وتستغرق كل منها أسبوع كي تصل . فعندما يبتعد المسافر فلابد أن تجتاز كل رسالة مسافة أطول من سابقتها والمدة التي تفصل وصول رسالتين ستكون كذلك أطول . والعكس صحيح فعندما يقترب المسافر من مكتبه فانه سيرسل إليه أكثر من رسالة في الأسبوع وبفارق قصير بين وصول رسالتين . وينطبق الوضع نفسه للموجات الضوئية الصادرة من النجوم والمجرات ( المعادلة رقم 7 ) فعندما يبتعد المصدر من المراقب الأصلي فان الطول الموجي يزداد ويقل التردد ويحدث للضوء ما يسمى بالانزياح الأحمر ( وذلك ينزاح إلى الطول الموجي الأطول , أو نحو اللون الأحمر ) , وعندما يقترب المصدر الأصلي من المراقب , فان الطول الموجي يقصر و يزداد التردد والنتيجة تكون انزياحا للأزرق . نستنتج الطول الموجي المزاح ∆λ / λ΄ الذي يسمى z بالانزياح الأحمر . علما أن إشارة السرعة تكون موجبة عند الابتعاد وتكون إشارتها سالبة عند الاقتراب . ولكن عندما تقترب السرعة من سرعة الضوء , فإننا نحتاج إلى النظرية النسبية الخاصة لآينشتاين , بحيث نأخذ في الاعتبار نقطتان أساسيتان وهما : 1- أن سرعة الضوء تعتمد على حركة المصدر بالنسبة للراصد . 2- الحركة النسبية للراصد . وعندها فان هي السرعة النسبية للمصدر والراصد , بحيث أن هذه السرعة النسبية لا تكون أعلى من سرعة الضوء ( المعادلة رقم 8 ) وعندما تكون سرعة الضوء أكثر بكثير من سرعة المصدر المتحرك فإن الانزياح النسبي يعود إلى الانزياح الأصلي في الطول الموجي . ورغم صحة قانون دوبلر إلا أن دوبلر نفسه اخطأ حينما اعتقد أن النجوم الأكثر احمرارا في السماء هي الأبعد بينما النجوم الأكثر زرقة هي الأقرب ولكن كلا من بايز –بالو ( 1845م ) بينوا فيما بعد أن تأثير دوبلر ليس له أي اثر يذكر على لون النجوم ولكن عند تحليل طيفه نجد الانزياح سواءا للأحمر ابتعادا وللأزرق اقترابا . وبالنسبة لتأثير دوبلر فان أمثلته الكونية عديدة ابتدءا من الكواكب القريبة لنا ومرورا بالنجوم الوحيدة والثنائية ووصولا إلى المجرات والكوازارات . في السماء العديد من الأنظمة الشمسية المشابهة لنظامنا فعندما تدور الكواكب حول النجم في مدارات فهي تقترب من الراصد على الأرض وتبتعد , وعند رصد بعض هذه الأنظمة في السماء تشاهد كنجوم ساطعة الضوء يمكن تحليلها طيفيا فنجد انزياحا للأحمر عندما يكون الكوكب في أقصى بعد عن الأرض وانزياحا للأزرق عندما يكون في اقرب نقطة من الأرض وذلك حسب انزياح دوبلر . وهو نفس المبدأ في حالة الكشف عن الأنظمة الثنائية النجمية وقد تم تسجيل بعض الانزياحات المتفاوتة بين الأحمر والأزرق في احد أنواع النجوم الثنائية ويسمى ( الثنائية الطيفية ) , والنجوم الثنائية تبدو للعين المجردة كنجم وحيد ولكنها عبارة عن نجمين ثنائيين يدوران حول مركز كتلة ( جذب ) مشترك بينهما أثناء حركتهما معا في الفضاء , ويمكن ملاحظة هذه النجمين الثنائيين من خلال التلسكوب , ولكن الثنائية الطيفية يصعب رؤيتها بواسطة التلسكوب ولكن يتم الكشف عنها إذا ظهر لها انزياح دوبلر وذلك كلما اقترب النجم من الأرض أو ابتعد عنها . واكتشف أول نجم ثنائي عام 1650م وهو نجم الايزار في كوكبة الدب الأكبر وهو من النجوم الثنائية الطيفية . والشكل التالي يوضح كيفية اكتشاف النجوم الثنائية الطيفية والأنظمة الثنائية الأخرى . كما وجد في خطوط بعض النجوم بعض الانزياحات الدوبلرية الناتجة عن الانكماش والانتفاخ في بنيتها ففي وضع الانكماش يلاحظ التغير الطفيف في الخطوط القاتمة للون الأحمر والعكس صحيح عند الانتفاخ حيث ينزاح للون الأزرق ولكن تكون ملاحظتها بشكل أدق في الرسم البياني والذي يظهر التغير الواضح والمستمر في الطول الموجي . الانزياح الأحمر ألجذبي ثاني أنواع الانزياحات الحمراء ولكن قبل البداية لابد من معرفة أن الطول الموجي للضوء ليس كله ممتدا بللون الأحمر متصلا ولكنه يتدرج حسب طاقة الفوتونات فعندما تؤثر جاذبية قوية لجرم معين فان الضوء الصادر منه يكون مختلفا في الأطوال الموجية فيبتدئ من اللون البنفسجي وهو اقصر الأطوال الموجية ويصل إلى اللون الأحمر وهو أطولها . ونضرب له مثالان الأقزام البيضاء والنجوم النيترونية . فالأقزام البيضاء تمثل اختبار للنظرية النسبية العامة , وجاذبيتها السطحيّة عالية بما فيه الكفاية لإنتاج انزياح احمر جذبي قابل للكشف في أطيافهم . الانزياح الأحمر ألجذبي يحدث عندما يتحرك الضوء من مجال جذبي ضعيف إلى مجال جذبي قوي , ولكي يقوم بذلك هو يحتاج لبذل شغل لان كتلة البروتون تكافئ ( E = mc² ) , والمجال الجذبي يستطيع أن يؤثر عليه , وفي مثل هذه الحالة فان الجسيمات العادية تفقد طاقتها الحركية ( وبالمثل هي تكسب طاقة جذبية مساوية لها ). الفوتونات لا تستطيع أن تتباطأ ولذلك فهي تسير بسرعة الضوء فقط وبدلا من ذلك التباطؤ فإنها تفقد طاقة والنقصان يحدث كذلك لترددها ( ويزداد طولها الموجي ) وذلك هو الانزياح الأحمر لان E = hν الانزياح الأحمر الجذبي يتكون بواسطة نجوم تعتمد على نسبة كتل هذه النجوم إلى أنصاف أقطارها , وكلما زادت هذه النسبة زاد الانزياح الأحمر الجذبي . والانزياح الأحمر الجذبي يعتمد على نسبة كتلة النجم لقطره ( المعادلة رقم 9 ) وهذه علاقة تمكننا من إيجاد الأقزام البيضاء إذا كانت جاذبيها ضعيفة نسبيا ( اقل من النيترونية أو الثقوب السوداء ) . ولكن عندما تكون جاذبيتها عالية ( كالثقوب السوداء والنجوم النيترونية ) فإننا نحتاج إلى استخدام النسبية العامة وهي أفضل من نظرية نيوتن في هذه الحالة ( المعادلة رقم 10 ) قياس الانزياح الأحمر الجذبي : قدرة النسبية العامة لتوقع هذا الانزياح الأحمر الجذبي كانت غير معروفه , وذلك يعني أنها كانت الهدف الطبيعي للتجريبيين والمراقيبن . في بادي الأمر حاولوا قياس الانزياح الأحمر في الشمس لكن وعلى الرغم من كتلة الشمس العظيمة ، إلا أن الانزياح الأحمر الناتج للشمس ما زال صغير جدا لتقنية اليوم وذلك عند قياسه بشكل دقيق . وفي عام 1925م قاس آدم بنجاح الانزياح الأحمر الجذبي لنجمة الشعرى اليمانية ب ( Sirius B ) , وهذه النجمة هي مرافقة نجمة الشعرى اليمانية وهي اسطع نجمة في السماء . هذه النجمة تصنف على أنها قزم ابيض متكون من بقايا نجم مضغوط . وبالرغم من أن هذه النجوم صغيره نسبيا حيث يقارب قطرها قطر الأرض إلا أنها كثيفة جدا وذات حقول جذبية قوية . هذه الحقول أيضا تملك انزياح احمر جذبي اكبر من الانزياح الأحمر الجذبي الذي ينتج من الشمس بثلاثين مرة . ورصد وملاحظة هذه الظاهرة صعب ومعقد إذا أخذنا في الاعتبار حركة النجم بالنسبة إلى الأرض ؛ لان أي شعاع للسرعة ينتج انزياح دوبلر ( ويكون للون الأحمر إذا كان النجم مبتعدا ) لذا نحن نرى الانزياحين معا ( ألجذبي وانزياح دوبلر ) , ويمكن أن ينفصلان إذا تمكنا من قياس سرعة النجم عبر الفضاء ؛ وذلك ممكن بالنسبة للنجوم الثنائية لان سرعتها في الفضاء يمكن أن تقاس من خلال طيف النجم الرئيسي . وبمعرفة السرعة فان انزياح دوبلر للأحمر يكون مطروحا من الانزياح الكلي للأحمر ويبقى الانزياح الجذبي للأحمر . وللقزم الأبيض الذي تمثل كتلته ستة كتل شمسية ونصف قطره يساوي 0.01 كتلة شمسية , فان انزياحه الجذبي الأحمر يساوي تقريبا 0.0001 . وقد تم قياس انزياح احمر في نجمة الشعرى في كوكبة الكلب الأكبر ووجد انه يساوي 0.0003 . وضمن الخطأ التجريبي يكون الانزياح الأحمر المرصود بمساعدة النسبية العامة . من تلك الملاحظة نستطيع أن نستخدم هذا التعديل ونستنتج كتلة القزم الأبيض من الانزياح الأحمر الجذبي . القيم المقاسة للانزياح الأحمر مداها من 20 إلى 90 كيلومتر / ثانية . والنتائج على سبيل المثال لنجمة 14DA تعطى كتلة متوسطة من 0.66 والى 0.05 كتلة شمسية . ومن الأمثلة على الانزياح الأحمر الجذبي النجوم النيترونية , فالكتلة الشمسية لنجم نيتروني نصف قطرها 12 كلم تكون له جاذبية سطحية اكبر من جاذبية الأرض بعشرة بلايين مرة , هذا الحقل الجذبي الحاد نتيجة سرعة هروبه الضخمة والتي تقارب 0.8 من سرعة الضوء , والأجسام الساقطة إلى النجم النيتروني من مسافات بعيده تملك في النهاية سرعة هروب عندما تضربه . وهذا يعني أن حتى الكتل الصغيرة تحمل كمية ضخمة من الطاقة الحركية . والانزياح الأحمر الجذبي الصادر من نجم نيتروني يعد كبيرا نسبيا ( كلما زادت الجاذبية زاد الانزياح الأحمر ) . ولكتلة شمسية من نجم نيتروني نصف قطره 7 كم تعطي انزياحا احمر قدره 0.2 وهذه النتيجة تعني أن انبعاث ذلك الضوء لو كان طوله الموجي الأصلي 600 نانومتر سوف ينزاح إلى 720 نانومتر للون الأحمر . اكبر الانزياحات الحمراء : وجدنا مما سبق أن الانزياحات الحمراء ما هي إلا تمدد في الطول الموجي من القصير إلى الطويل , وقد كشف الفلكيين من خلال مراقبتهم لما يسمى بالكوازارات ( وهي أجرام سماوية نصف قطرها يوم ضوئي واحد ولكن سطوعها اكبر من سطوح ألف مجرة مجتمعة ) كشفوا بأنها تستأثر بأعلى أطوال موجية رصدت حتى الآن بمعنى أنها أعلى انزياحات حمراء . ويعتقد اغلب الفلكيين أن هذه الانزياحات الحمراء هي نتيجة لتأثير دوبلر السابق واستنتجوا أنها تنطلق مبتعدة عنا بسرعة تقارب 90٪ من سرعة الضوء , مما يدل أنها ابعد ما تم اكتشافه من أجرام سماوية حتى الآن بل وأعلاها ضيائية .كما أن الضوء فوق البنفسجي الذي يصدره كوازار له أعلى انزياح احمر , فإذا صح هذا التعبير فان هذه الكوازارات تمثل حافة الكون التي تنطلق بسرعة تتجاوز مليار كيلومتر في الساعة . الانزياح الأحمر الكوني و توسع الكون : ابتدأت انطلاقة علم الفلك الحديث ( العلم المبني على الملاحظة ) باكتشاف أدوين هابل الذي أعلن عام 1929م في بحث له بعنوان ( علاقة بين المسافة والسرعة الشعاعية بين السدم خارج المجرات ) ولقد كان هذا الاكتشاف ثمرة أعوام عديدة من البحوث على أطياف المجرات والتي ابتدأت عام 1914م , ولكي نسير على خطوات هابل فانه من الضروري إيجاد ركني بحث هابل وهما المسافة والسرعة الإشعاعية . بداية قاس هابل المسافات التي تفصل عدد من المجرات عنا ( المعادلة رقم 11 ) بالاعتماد على معرفة القدر الظاهري وحساب القدر للمجرة . وللنجوم سرعات فضائية بالنسبة للشمس تقاس بالكيلومترات في الثانية وهي تنقسم لمركبتين , السرعة الحقيقية ( وهي مقدار التغير الزاوي لموقع النجم كل سنة ) و السرعة الشعاعية ( وهي سرعة الحركة على طول خط النظر ) , ولكن كيف استنتج هابل السرعة الشعاعية للمجرات وما علاقة الانزياح الأحمر بها ؟ من خلال استخدامه للتلسكوب وتحليله لطيف بعض المجرات والسدم حصل هابل على الانزياحات الحمراء لها والتي فسرت على أنها مرتبطة بتأثير دوبلر , فابتعاد المجرات عنا يعني أن لها انزياح للأحمر ( المعادلة رقم 7 ) فلو افترضنا أن خط الطيف في الأحوال الطبيعية له طول موجي يساوي 500 نانومتر ولكنه يظهر في الطيف بطول موجي قدره 505 نانومتر فان إزاحته ستكون خمسة نانومترات وبقسمتها على الطول الموجي الأصلي نجد أن الانزياح الأحمر يساوي 5/500 = 0.01 , وبضرب هذه النتيجة في سرعة الضوء فان السرعة الإشعاعية ستكون 3000km/s . وقد قدر هابل أن مجرة المرأة المتسلسلة تقترب من الأرض بسرعة تقارب 300كم/ث بينما مجرات العذراء تبتعد عنا بسرعة 1000كم في الثانية . وبعد قياسات هابل حول أبعاد المجرات وسرعاتها الشعاعية وذلك لثمانية عشر مجرة وجد علاقة واضحة تربط هذين المتغيرين السابقة وهي أن سرعة ابتعاد المجرات عنا تتناسب مع بعدها . وقد استمر هابل في توسيع دائرة أبحاثة على مجرات الأبعد حتى توصل إلى ما يسمى ب(قانون هابل ) ويخبرنا بان سرعة ابتعاد مجرة ما يتم الحصول عليه بعد ضربها في قيمة ثابتة تعرف بثابت هابل ويساوي 15كم / ث ( المعادلة رقم 12 ) وكان لاستنتاج هابل بعدا آخر أكثر أهمية من الأبعاد والسرعات وهو انه يتفق مع ابسط صورة يمكن تخيلها عن حركة المادة في الكون وهي التوسع . فبما أن المجرات تتباعد من بعضها البعض في الوقت الراهن من خلال الانزياح الأحمر الكوني فهذا يدل على أنها كانت متقاربة في الأزمان السحيقة مما يشير إلى أن هذا التوسع ناتج عن ما يسمى بالانفجار العظيم , كان استنتاج هابل مميزا إذ بين أن الكون ليس مستقرا ولكن يتحرك وبنمط محددا . بعد الحصول على ثابت هابل يمكن استنتاج ما يسمى بعمر الكون وهو عبارة عن مقلوب ثابت هابل ويساوي اقل 20 مليار سنة . ورغم ذلك كان الاعتقاد بسكونية الكون سائدا , حتى أن العالم الألماني آينشتاين وضع في نظرياته معامل أطلق علية ( الثابت الكوني ) لكي لا تُفسر معادلاته على أن الكون في حالة تمدد أو توسع ، وبعد أن تبين للعلماء حقيقة هذا التمدد ، اعترف اينشتاين بخطئه العلمي وذلك عندما تمكن الفيزيائي الروسي فريدمان من حل معادلة اينشتاين سنة 1922م ( قبل اكتشاف هابل بسنوات ) وبين من خلالها انه لا يجب ان نتوقع أن يكون الكون ساكنا وبالتالي فان للكون مظهرا واحد في جميع الاتجاهات ولكن هنالك تفسيرا بديلا لهذا التنبؤ بحيث ان النظرة إلى الكون هي نفسها لو شوهدت من أي مجرة أخرى . والمثال المناسب هنا هو البالون عندما يرسم فيه عدد من النقاط وعند نفخه نجد أن المسافة بين نقطتين تزداد باستمرار النفخ وفي ذات الوقت لا يمكن القول أن احد هذه النقاط مركزية , وبالتالي فان سرعة ابتعاد كل مجرة عن الأخرى يتناسب مع المسافة بينهما ( وهذا مرادف لعلاقة هابل الانزياحات الحمراء المجرية مع بعدها عنا ) ورياضيا تم التوصل إلى أن هنالك ثلاثة نماذج محتملة لتوسع الكون تعتمد على ما يسمى بالكثافة الحرجة ( ρ ) وهي اقل كثافة تمكن قوة الجاذبية من إيقاف تمدد الكون دون أن تعكسه وتعتمد اعتمادا كليا على ثابت هابل ( المعادلة رقم 13 ) فإذا كانت هذه الكثافة اقل من الكثافة الحرجة ( الكثافة الحرجة تساوي 4.5 × 10 (اس -30) جرام لكل سنتيمترمكعب) فان الكون لانهائي ويستمر توسع الكون إلى الأبد ( الكون المفتوح ) . وإذا كانت مساوية لها فان الكون يتوسع لحد معين ثم يقف التوسع دون أن ينكمش ويبقى في حالة اتزان ( الكون المستوي ) , وأما إذا كانت اكبر من الكثافة الحرجة فان الجاذبية ستكور الكون على نفسه ويصبح منتهيا بلا حدود ( أي أن الجاذبية في نهاية الأمر ستوقف هذا التوسع ثم تتغلب عليه فينكمش لتزداد كثافة المادة ( الكون المغلق ) . ولكن تحديد كثافة الكون الحالية أمر في غاية الصعوبة , فبالرغم من إيجاد كثافة المجرتنا والمجرات الأخرى والنجوم ( كثافة المادة ) ومعرفة اثر جذبها على الكثافة الحرجة إلا أنها لم تصل إلى النسبة المطلوبة لإيقاف توسع الكون وتسمى هذه النسبة اوميغا Ω وتساوي النسبة المكتشفة 1% من Ω مما يدل على أن كوننا يحتوي مواد مظلمة موجودة بين المجرات . كما توحي الحركات الجذبية المرصودة للنجوم والغاز والمجرات ضمن الحشود اليوم بوجود كتلة عظيمة في الكون هي على صورة مادة مظلمة خفية . وعند إضافة الكثافة المكتشفة للمادة المظلمة للكثافة السابقة فإنها تمثل نسبة 10% من Ω مما يعني أنها أيضا لم تصل إلى الحد الذي يوقف تمدد الكون . ولكن من الملاحظ أن ثابت هابل لا يلتزم بقيمة معينه بل هو في تناقص مستمر مع مرور الزمن وهذا يدل على أن تمدد الكون آخذ في التباطؤ . فعندما يكون ثابت هابل سريع التناقص فان ذلك يتوافق مع نموذج الكون المغلق , كما أن هذه التناقص لثابت هابل يحتمل كونا منبسطا , ومن ناحية أخرى ينفي ما يسمى بالكون المفتوح . ولتحديد عمر الكون بدقة ومعرفة أي النماذج المنطبق على كوننا يجب أن تكون نتائجنا دقيقة في أمرين : الأول حساب ثابت هابل بدقة كبيرة بحيث تكون قيمة متفق عليها ولكن لم يتم التوصل لذلك حتى الآن . والثاني إيجاد النسبة الباقية من كثافة الكون والتي تصل للكثافة الحرجة أو تزيد عليها من خلال دراسة المادة المظلمة والتي يعتقد في الوقت الراهن بأنها تمثل أكثر من 98% من كثافة وكتلة الكون . الانزياحات الحمراء الغير كونية : رغم كل ما قيل عن الانزياحات الحمراء وما حققته من نتائج إلا أن بعض علماء الفلك لا يعتقدون أن هنالك علاقة بين الانزياحات الحمراء وابتعاد المجرات , ويقولون بان الانزياحات الحمراء لا تدلنا إلا على أطوال الموجات الأكبر وقد لا يكون لها علاقة بتأثير دوبلر أو توسع الكون . ومن هؤلاء العلماء العالم هالتون . آرب الذي يستشهد بان في السماء تجمعات مجرية تظهر في بعض مجراتها انحرافات طيفية مختلفة جدا عن بعضها البعض , فإذا كان لهذه الحشود المجرية نفس المنشأ فكيف يكون لها سرعات مختلفة جدا ؟؟ كما أنها تشكك في حقيقة الطاقة الهائلة التي تنتجها الكوازارات , واليوم تزداد الشكوك حول الانزياحات الحمراء حيث أن بعض العلماء ينسبون الانحرافات الطيفية إلى ترابط الموجات الضوئية المتفقة الطور , كما أن هنالك أدلة متزايدة على أن الكون غير متجانس حتى في الأبعاد الكبيرة مما ينفي صحة هذه الانزياحات ونتائجها التي تدل على أن عمر الكون 20 مليار سنة . ولكن ومن جهة مقابلة هنالك أدلة أخرى تعتمد على النظائر المشعة الموجودة في الأرض مثل اليورانيوم ( U238 و U235 ) وهي تدل على أن عمر مجرتنا بين 15 – 20 مليار سنة , وقدر العالم الفلكي الامريكي ديفيد شرام بان عمر الكون 20 مليار سنة عن طريق حساب مقدار ما اضمحل من عنصر الرينيوم 187 الإشعاعي منذ تكون أول مرة في المراحل الأولى من تاريخ مجرتنا . وهنالك طريقة أخرى لتقدير عمر الكون وهي تستنبط من عمر أقدم النجوم المرصودة عمرا , وهذه الأدلة رغم عدم وجود أي رابط بينها وبين الإزاحة الحمراء إلا أنها تثبت صحتها . من اكتشافات الانزياح الأحمر : . قام علماء فلكيون مؤخرا بمسح السماء بواسطة مرصد (SDSS) وأعلنوا بأنّهم اكتشفوا الجسم الأكثر بعدا من الأرض من خلال ملاحظته , الكوازار البعيد مضيء في مكان ما على بعد 10 بليون سنة ضوئية . الجسم اكتشف أثناء مراقبة السماء وقد لاحظ الفلكيين أن الجسم ينزاح لنهاية اللون الأحمر من الطيف، كما أن التغيير في طول الموجة الضوئية دلهم على ابتعاد هذا الكوازار وبسرعة عالية جدا . . وطريقة انزياح دوبلر لاكتشاف الأنظمة الشمسية الخارجية كانت ناجحة جدا حتى الآن، وقد زوّدت الفلكيين بمفاجئات عديدة . واغلب الكواكب المكتشفة من خلال انزياح دوبلر تشبه كوكب المشتري الكبير فهي كواكب غازية وعملاقة وتدور في مدة مشابه لدوران المشتري . وقد اكتشف علماء الفضاء مؤخرا نظام شمسي يشبه مجموعتنا الشمسية مستدلين بتغير الطول الموجي المرصود ( تأثير دوبلر ) حيث يوجد كوكب يشبه المشترى ويدور حول نجم يشبه الشمس في مدار يماثل المسار الذي يدور فيه المشترى حول الشمس . ويعد هذا النظام الشمسي الأقرب في الشبه إلى مجموعتنا من بين 100 نظام شمسي أو أكثر معروف لدى العلماء . ويقف الكوكب الغازي العملاق الذي يشبه كوكب المشترى على أعتاب مجرتنا سابحا في حول نجم أصفر على بعد 95 سنة ضوئية فقط . خاتمة : لا شك في أن الانزياحات الحمراء والخطوط الطيفية بأنواعها قد مثلت نقطة انقلاب لمنحنى نظرتنا إلى الكون , فقد ساهمت ومنذ بداية اكتشافها في معرفة ما تحوي النجوم من تراكيب وعناصر مهمة لم تكن معروفة من قبل , كما أعطتنا فكرة حول حركات الكواكب والأجرام السماوية القريبة منا والبعيدة وكثافتها . كما كان لها دور كبير في اكتشاف اغلب الأنظمة الثنائية النجمية والمنظومات الشمسية الخارجية المشابهة لنظامنا الشمسي كما أطلعتنا على ما يعتقد انه حافة الكون وهو الكوازارات ؛ ولذلك تعد المفتاح الرئيسي والمهم في معرفة خصائص الأجرام السماوية . ولكن الأهمية الكبرى تكمن في أنها ساهمت في نظرية توسع الكون ودحضت ما يسمى بالنظرية الاستقرارية ( الكون الثابت ) والتي كانت سائدة حتى بدايات القرن العشرين . خاضعة بذلك لقوله تعالى ﴿والسماء بنيناها بأيدٍ وإنا لموسعون ﴾( سورة الذاريات الاية 47 ) ومن يعتقد أن أهمية الانزياحات الحمراء قد تتلاشى في الأيام القادمة فهو مخطئ فلا تزال تحمل من الأسرار مثل ما أظهرت لنا وما ذكره العالم آرب وغيره من العلماء حول الإزاحة الحمراء الغير كونية يمثل تحديا حقيقيا ومجال دراسة وبحث شيق لمن يبحث عن الإجابة التي لا تزال غامضة حتى اليوم . حاولنا في ما سبق أن نغطي بعض الأمور التي تدخل في الأنزياح الأحمر بحيث تكون مدخلا مناسباً للبحث حول هذا الموضوع والاستزادة منه وقد وضعنا ملحقا خاصا للمعادلات الرياضية لمن يرغب في الرجوع اليه , فما كان فيها من صواب فبفضل من الله ونعمة وما كان فيها من خطأ أو نقص فكل ابن آدم خطاء ولا يكمل إلا وجهه سبحانه . نرجو العلى القدير أن يساهم هذا البحث في إثراء هذا المنتدى وان يغطي بعض مواضيعه ولو بشكل مبسط . وصلى الله على نبينا محمد وعلى آله وصحبه وسلم . www.al-mastour@hotmail.com www.eiadest3005@hotmail.com المراجع : أولا المراجع العربية : 1. زغلول النجار –الإعجاز العلمي في السنة (الحديد والنار والماء والملح) - البيان الإماراتية / صفحة منوعات-28 نوفمبر 2002 2. دانيا موشيه ( تعريب سعيد الأسعد ) - علم الفلك دليل التعلم الذاتي - العبيكان/ 2003م 3. صلاح الدين حامد - مقدمة للمجموعتين الشمسية والنجمية - جامعة الملك سعود / 2000م 4. جيانت ف. نارليكار (تعريب د/ داوود السعدي ) – أعاجيب الكون السبع – دار الحرف العربي/ 2004م 5. د/ خالص جلبي - مخطط الانحدار وإعادة البناء 6. ستيفن هوكنز ( ترجمة عبدالله حيدر ) – موجز في تاريخ الزمان – أكاديميا / 1990م 7. د/ على موسى د/ مخلص الريس - علم الفلك ومفاهيمه الواسعة 8. ستيفن وينبرغ ( ترجمة محمد الأتاسي ) - الدقائق الثلاث الأولى من عمر الكون – الدار المتحدة / 1990م ثانيا المراجع الأجنبية : 1- كتنر, مارك - علم الفلك : منظور جسديّ / 2003م 2- Stuort Clark – Redshift 3- Zeilik . Gregory - Introductory to astronomy and astrophysics 4- www.space.com Share this post Link to post Share on other sites
المستور 0 Report post Posted September 1, 2005 ملحق خاص بالمعادلات الرياضية : Share this post Link to post Share on other sites
علي السبتي 0 Report post Posted September 3, 2005 أخ مستور موضوعك أكثر من رائع وأكثر من مميز....انني حقا لم أقرأعن هذا الموضوع بالتفصيل الذي وضعته في الكتب شكرا لك على هذا الموضوع ...لقد أعجبني اشارتك في علاقة الموضوع في توسع الكون و المعادلات أيضا. عندي لك نصيحه .. ضع الموضوع في العدد القادم للمجله لأنه حقيقه ممتاز Share this post Link to post Share on other sites
المستور 0 Report post Posted September 3, 2005 يعطيك العافية اخوي علي السبتي على مرورك , وفي الحقيقة مو موضوعي انا وبس لكن كان شريكي فيه الاخ عبدالله العياضي (هاوي فلكي ) , وصراحة اثلج صدري وحسيت ان تعبي والاخ عبدالله ما راح سدى وبيكون دافع للاستمرار , والانزياحات الحمراء موضوع فيه غموض وقليل ما تجده في الكتب الفلكية العربية بشكل موسع عشان كذا اخترناه وحاولنا جهدنا لتبسيطه وتوضيحه وقسمنا الموضوع مثل ما شفت الى مقالة ومحلق بالمعادلات رياضية , خاصة ان البعض ما يحبذها . وبالتأكيد راح نحاول نشره في العدد القادم باذن الله , وطبعا بنسخة منقحة ومبسطه خاصة بالمجلة . باذن الله يفيد اعضاء المنتدى , وما يكون ثقيل عليهم شكرا مرة ثانية على تعقيبك . Share this post Link to post Share on other sites
عبد الله العياضي 0 Report post Posted September 3, 2005 شكرا على مرورك الكريم اخ على السبتي وردك الاجمل ورد اخي مستور كفى ووفى فعلاً في الحقيقة كان جهد وتعاون اخوي جميل بيني وبينه وانا سعيد لنجاح هذا العمل النادر. الهاوي الفلكي: عبد الله العياضي Share this post Link to post Share on other sites
astro 0 Report post Posted September 29, 2005 جناب الاخ والاستاذ المستور المحترم وفقك الله خير توفيق وجزاك منه خير جزاء ولاأتصور ان هناك كلمات اكبر مما قلت تعبيرا عن شكرنا وأمتنانا اليك من المهندس خالد زارجو منك المواصلة والتنويع والمزيد Share this post Link to post Share on other sites
المستور 0 Report post Posted September 30, 2005 اخي العزيز المهندس خالد في البداية احب ان ارحب بك في منتدى القطيف الفلكي ,,,, واشكرك جزيل الشكر على تعقيبك الجميل وباذن الله ستجد ما يسرك في ثنايا هذا المنتدى من مواضيع فلكية متنوعة واتمنى منك دوام المشاركة معنا .... تقبل مني فائق الشكر والتقدير Share this post Link to post Share on other sites
