محطات في علم الفلك الغربي

[الزعيم 0]

كبلر الجريء

" في عصرنا هذا وبالضبط في هذه الأوقات العصيبة والاضطرابات الكبيرة، قلما يتاح لنا أن نشعر بسعادة سببها البشر أو سياستهم ، وعلى هذا فنحن نشعر بمزيج من اللهفة والعزاء لمجرد التفكير برجل كان له مثل شهرة كبلر Kepler وجرأته " .

مازالت كلمات آينشتاين ورغم السنين الطويلة التي انقضت عليها تعبر وبشكل كبير عن شعورنا في مطلع القرن الواحد والعشرين .

يوهانس كبلر Johannse Kepler عالم ألماني ولد عام 1571 في بلدة wiel وبسبب ولعه بعلم الفلك عمل كمساعد للفلكي الدانمركي تيخو براهي Techo Brahe قبل سنة واحدة من وفاة هذا الأخير والذي كان يختلف أحياناً كثيرة مع كبلر بسبب أن تيخو كان يعتقد بأن الأرض لا تتحرك ، بل أن الكواكب تدور حول الشمس وهي بدورها تدور حول الأرض ، في حين كان كبلر مؤمناً بمركزية الشمس كما قال كوبرنيكوس ، وبالرغم من ذلك فقد اعترف كل منهما بارتباطه بالآخر بسبب أن مواهب كبلر الرياضية كانت تتمم قدرات تيخو في الرصد ، لذلك وضع تيخو نتائج أبحاثه وتسجيلات أرصاده والتي استغرقته حياته بكاملها ، تحت تصرف كبلر الذي ورث أيضاً مركز تيخو في براغ عام 1601 .

كان كبلر أول من استخدم الرياضيات في صوغ أرصاده ، وبتركيزه على المريخ وهو أكثر الكواكب التي رصدها مع تيخو براهي تعقيداً وبعد سنوات عديدة وأكثر من سبعين محاولة لم يجد كبلر للمريخ مداراً دائرياً يتوافق مع أرصاده بأكثر من ثماني دقائق قوسية ، ولم يقبل أن يضع هذا التخالف نتيجة لأخطاء الرصد فقد كان قريباً من تيخو وعلى علمٍ بجودة عمله ، وبعد جهد متواصل دام ست سنوات و حسابات ملأت 900 صفحة من أجل المريخ وحده ، وانطلاقاً من نظرية كوبرنيكوس اكتشف كبلر ثلاثة قوانين في الحركات السماوية مهدت الطريق أمام نيوتن لاكتشاف قوانينه الحركية وقانون التجاذب الثقالي الكوني .

أول قوانين كبلر يصف المدارات الكوكبية وينص على أن: الكواكب تتحرك في مدارات لها شكل قطع ناقص تقع الشمس في أحد محرقيه .

ويصف القانون الثاني السرعة المدارية المتغيرة للكواكب، وينص على أن : الخط الواصل بين الشمس وأحد الكواكب يمسح مساحات متساوية خلال أزمنة متساوية .

أما قانونه الثالث فقد نشره بعد قانونيه الأولين بوقت طويل وذلك في عام 1618 ضمن كتابه تناغم الكون ، ويربط هذا القانون زمن دوران هذا الكوكب بمعدل بعده عن الشمس ، وينص على أن : تقسيم مربع الزمن المداري لأحد الكواكب على مكعب بعده عن الشمس هو ثابت لكل الكواكب .

في العام 1621 أتم كبلر كتابه مختصر في الفلك الكوبرنيكي والذي عرض فيه كيفية تعديل نظرية كوبرنيكوس ، كما نشر كتاب Tabulae Rudolphina في لينز Linz عام 1624 والذي ضمنه بالإضافة إلى جداول الكواكب والشمس والقمر وجداول اللوغاريتمات ، نصائح وتوجيهات لاستعمال الجداول ، كما أرفق فيه كتالوج لألفٍ من النجوم الثابتة مرتب زمنياً ، ولائحة بالمواضع الجغرافية، أما صورة الغلاف فقد مثلت معبد إلهة الفلك والهندسة يورانيا ، بالإضافة إلى نظام تيخو مرسوم على السماء .

لقد كان كبلر غيبياً كما كان عالماً ، وكانت غيبيته الدينية جزءاً أساسياً من علمه ، فقد كان يؤمن بالجمال والتناغم في السماوات وقد أعطى في أحد كتبه النوتة الموسيقية المفصلة للأنغام السماوية الصادرة عن مجموعة الكواكب أثناء انزلاقها عبر مداراتها . وبالرغم من أننا لا نؤمن اليوم بالموسيقى الكوكبية ولا علاقة لها بقوانين كبلر الثلاثة ، إلا أن كبلر ما كان له أن ينجز اكتشافه لو أنه لم يكرس حياته للبحث عن النظام والجمال في السماوات .

هكذا غيّر كبلر علم الفلك فجعله - وبعد أن قضى على الـ Epicycle's التي شوهت نظام كوبرنيكوس - علماً موحداً نظرياً ورائعاً رياضياً بعد أن كان علماً تأملياً مواضيعه غير دقيقة .

وبالرغم من إنجازات كبلر العظيمة فقد قضى أخر حياته جائعاً متشرداً حتى أصابه المرض وتوفي عام 1630 وكتب على شاهدة قبره عبارة من تأليفه تقول : " خضت السماء قياساً لأقيس الآن الظلال ، فالعقل مشغول بالسماء والجسم رهن التراب " .

مقال للأستاذ / ناصر منذر .

 

[الزعيم 0]

هابل..

من أوائل من تعرف على الكون

 

لقد فتح هابل ، خلال عقدين كاملين من عمله ، أبواب الكون الواسع أمام الإنسانية ، وأدت أرصاده من مرصد جبل ويلسون إلى الحسم القاطع بأن السدم اللولبية تقع خارج مجرتنا ، ووضع معياراً لتصنيف المجرات لا يزال مستخدماً حتى الآن ، باختصار لقد أسس العلم الكوني التجريبي ، فقد حدد مقاييس المسافات ، وشدات الإضاءة للنجوم والمجرات، كما درس كثافة المادة في النجوم ، وحركة مجرتنا (مجرة درب التبانة) ، ولقد تأكد من خلال أرصاده المتأنية أن قوانين الفيزياء التي تحكم الأحداث في كرتنا الأرضية هي نفسها تحكم كل أرجاء الكون الفسيح، لقد اكتشف تجانس وتشابه الكون ، وكان أول من تحدث عن تمدد الكون .

إدوين باول هابل (1889-1953) أعظم فلكي ظهر في الولايات المتحدة ، نال وهو في الثانوية منحة دراسية إلى جامعة شيكاغو وفيها اطلع على الفلك مع روبرت ميليكان والفلكي جورج هيل ، وقد تأثر بهذين الرجلين بدليل تفوقه في الرياضيات والفلك، هذا بالإضافة إلى أنه كان ملاكماً وأنه كان في هذا الميدان يعد بمستقبل احترافي زاهر! حتى أن أحد المتعهدين حاول تنظيم قتال بينه وبين جونسون الذي فاز ببطولة العالم بعدئذ ، إلا أن صلة هابل باحتراف الملاكمة انقطعت عندما فاز بمنحة رودس في عام 1910 للدراسة في كلية الملكة في أكسفورد ، وبالرغم من خلفية هابل الأكاديمية العلمية فقد اختار دراسة القانون حيث كان مهتماً بتطوير التشريع الأنجلو- أميركي مما دفعه إلى أخذ مهنة التشريع مأخذ الجد عند عودته إلى بلاده 1913 ، لكنه بعد أن فتح مكتباً وواجه صعوبات متابعة الشؤون القانونية والتعامل مع الزبائن وبناء على أنه لم يكن يهتم كثيراً بتطبيقات القانون العملية لذلك عزف عن العمل كمحام، وانصرف إلى الفلك مجاله الأصلي حيث حصل على الدكتوراه في الفلك عام 1917 .

في تلك الأثناء كانت تدور نقاشات كثيرة حول "السدم الحلزونية" وانقسم العلماء فريقين فمنهم من ذهب إلى أنها دوامات هائلة من النجوم تقع خارج مجرتنا ، أي شيء مشابه لما قاله كانت عنها حين أسماها "جزر كونية" ، ومنهم من قال بأنها أصغر وأقرب من ذلك ، وليست تبتعد عن كونها مشابهة للأجرام المصنفة في جدول ميسييه أو جدول جون دراير المسمى بـ NGC (أو الجدول العام الحديث) ، وحدثت في العام 1920 ضمن مؤتمر فلكي في الأكاديمية الوطنية للعلوم بواشنطن مناظرة شهيرة بين هارلو شابلي (وكان يقول بأن السدم الحلزونية قريبة منا) وهيبير كورتس (وكان مؤيداً لفكرة المسافات البعيدة لهذه السدم) إلا أن الجدل لم يتم حسمه إلا على يد إدوين هابل سنة 1924 حين قدّم أرصاده واستنتاجاته التي قام بها في مؤتمر للجمعية الفلكية الأميركية.

كان هابل قد نجح في نهاية سنة 1923 من رصد متغيرات قيفاوية (وهي نجوم يتغير سطوعها خلال مدد دورية تتراوح بين يومين إلى أربعين يوم ، وتستخدم هذه النجوم في مجال قياس المسافات الفلكية) في سديم المرأة المسلسلة (مجرة الأندروميدا M31) باستخدام مرصد جبل ويلسون ، هذه المتغيرات القيفاوية الخافتة التي رصدها في الحافة الخارجية لهذا "السديم" واستناداً إلى معرفة أن المتغيرات القيفاوية لامعة جداً ، علل هابل أن خفوت هذه القيفاويات يعود إلى أنها تقع منا على بعد كبير جداً، وقدّر هابل هذا البعد بنحو 2.25 مليون سنة ضوئية ، وهذا طبعاً يعني أن "سديم المرأة المسلسلة" يقع خارج مجرتنا درب التبانة (التي يبلغ قطرها قرابة مئة ألف سنة ضوئية لا أكثر) ، وهكذا كان هابل أول من أثبت أن الكون أكبر بكثير مما كنا نتخيل ، ووضّح أنه مكون من ملايين الملايين من التجمعات النجمية (المجرات) التي كل منها يضم آلاف الملايين من النجوم .

صنّف هبل المجرات بناء على الأرصاد التي قام بها، فوضع أربعة أنواع رئيسية هي :

1. المجرات الإهليلجية Elliptical Galaxies

2. المجرات الحلزونية أو اللولبية Spiral Galaxies .

3. المجرات الحلزونية ذات القضيب Barred Spiral Galaxies .

4. المجرات عديمة الشكل/غير المنتظمة Irregulars Galaxies .

وضع هابل مجمل إنجازاته في قانون بسيط جداً ، والبساطة هي ناموس الطبيعة الرئيسي ، والقانون الأكثر بساطة هو القانون الأكثر صدقاً في وصف الطبيعة ، وكان القانون الذي قدمه هابل على الشكل التالي:

السرعة التي تبتعد بها الأجسام الكونية عن بعضها تساوي المسافة التي تفصل بين الجسمين الكونيين المعتبرين مضروبة في ثابت .

هذا الثابت عرف منذ ذلك الوقت ولا يزال يعرف حتى الآن بثابت (أو معامل) هابل الكوني ، وبواسطة هذا القانون بالذات وباستخدام أرصاده نقل هابل صورة الكون الحقيقية ، والتي كانت ملتبسة ، إلى السطح ، فالكون هو ملايين وملايين من المجرات ، والعدد المقدر لها بحدود مئة ألف مليون مجرة ، تبتعد مندفعة عن بعضها بسرعة كبيرة تصل إلى 300 كم/ثا .

تقدر قيمة ثابت هابل اليوم بنحو 16 كيلو متر في الثانية لكل مليون سنة ضوئية بيننا وبين المجرة المدروسة ، ولكن هذه القيمة ما تزال محاطة ببعض الشك وإن كانت أعمال هبل مقبولة عالمياً بأنها دليل على توسع الكون .

مقال للأستاذ / ناصر منذر .

 

 

[الزعيم 0]

جوسلين بل

وقصة اكتشاف النجم النابض

 

قامت جوسلين بيل J.Bell العاملة في مختبر مولارد لعلم الفلك الراديوي في جامعة كمبردج باكتشاف أول نجم نابض تم تصنيفه عام 1967 وذلك لدى قيامها يومياً بالتحليل الروتيني لخريطة طولها مئة قدم بحثاً عن مصدر إشعاع ، حيث التقطت ما أسمته ( قطعة خبث ) فشجعها أستاذها أنتوني هيويش A.Hewish على الاستمرار في تتبع الإشارة الغامضة ، لم يحدث شيء طيلة شهر، ولكن بعد ذلك بدأت تظهر تلك الإشارة ثانية ، فساورها الظن بأن هذه النبضات من صنع الإنسان.. لأنها كانت تتواتر بضربات منتظمة انتظاماً مدهشاً كل ثانية وثلث الثانية ، فبدت كأن حضارة ما على بعد مائتي سنة ضوئية تحاول أن تتصل بنا.. وعندما أعلنت بيل وهيويش عن اكتشافهما في شباط عام 1968 ولم يكونا قد تأكدا بعد من ماهية ذلك المصدر ، بالرغم من ذلك أطلقا على المنابع الأربعة التي اكتشفاها الرمز (LGM 1-4) والحروف LGM مأخوذة من أوائل كلمات "Little Green Men" أي "الأقزام الخضر" إشارة إلى الحضارات غير الأرضية كما ظهرت في روايات الخيال العلمي !! إلا أنه سرعان ما قدم الفلكي البريطاني توماس غولد تفسيراً أقل رومانسية.. حيث بين أن هذه المصادر ما هي إلا نجوم نيترونية سريعة الدوران حول نفسها ، واخترع لها اسم هو "النابض" .

يعرف اليوم أكثر من 600 نابض، وهي لا تصدر إشارات راديوية فحسب ، بل تصدر أشكالا أخرى من الإشعاعات، فالنابض الموجود في سديم السرطان الشهير يصدر إشعاعات سينية وإشعاعات غاما ، وبعض هذه النبضات سريع سرعة لا تصدق فالنابض (RSR1913+16) يسطع ويخبو 600 مرة في الثانية ، وتعد النبضات ضوابط جيدة للوقت ، وبما أن الخلل فيها لا يتجاوز 0.00006 من المليون من الثانية كل قرن فهي تعد أكثر دقة حتى من الميقاتيات الذرية..

اكتشف عالمان أمريكيان في الفيزياء الفلكية هما جوزيف تاليور ورسل هلس نابضا غريبا رمزه Psr1913+16)) ذا زخرفة موسيقية صغيرة جداً ، وكان هذا النابض مؤلفاً من نجمين بدلاً من نجم نيتروني واحد , وكانت هذه الزخرفة الصغيرة تصدر عندما يتأرجح النابض ذهاباً وإياباً في مداره , قاطعاً دورة حول رفيقه اللانباض مرة كل ثماني ساعات على بعد يزيد قليلاً على بعد الأرض عن القمر, ويعد هذا النابض المثني المتراص مخبراً فيزيائياً فلكياً خاصاً جداً وكاملاً لاختبار نتيجة نظرية النسبية العامة لأينشتاين , وقد تمكن تايلور وهلس من تبيان أن النجمين كانا يقتربان أحدهما من الأخر ويسرعان دورتهما المدارية (كدوران راقصة الباليه على الجليد) بحيث يزداد التواتر بحوالي ست وسبعين جزءاً من مليون من جزء من الثانية كل سنة , وينشأ هذا المفعول عن الأمواج الثقالية , وهي تموجات صغيرة جداً في الزمان-المكان ناجمة عن تجاذب ثقالي قوي بين النجمين , وكانت تلك المرة الأولى التي تم فيها اكتشاف أثر ناجم عن أمواج الثقالة , لذا فقد منح تايلور وهلس جائزة نوبل للفيزياء عام 1993 وكانت تلك هي الجائزة الثانية التي منحت في موضوع النبضات, إذ كان فريق هيويش قد تلقى الجائزة للاكتشاف الذي حققه عام 1974 .

ربما لا تكون النجوم النيترونية المنابع النابضة الوحيدة , فهناك أعداد كثيرة من النابضات في عناقيد كروية , ولا يمكن أن تكون هذه قد تولدت في المستعرات الفائقة , وإلا فإن العناقيد سوف تتمزق أشلاء , لذا قد تكون هذه النابضات قد تولدت بفضل نجم أكثر كثافة بعد النجوم المستعرة وهو القزم الأبيض ، والذي هو أقرب نجم إلى الحد الحرج للكتلة يجمع المادة مما يجاوره ومن ثم ينفجر نحو الداخل منطويا على نفسه .

قال ستيفن هوكنغ معبراً عن أهمية اكتشاف النجوم النابضة : "كان اكتشاف النجم النابض أول شاهد حقيقي على وجود النجوم النيترونية.. وبالتالي شاهد على وجود الثقوب السوداء.. فإذا كان متاحاً للنجم أن ينهار متقلصاً إلى حجم صغير لهذه الدرجة ، فليس من السخف أن نتوقع إمكانية انهيار نجوم أخرى إلى أحجام أصغر أيضاً لتصبح بذلك ثقوباً سوداء..".

وبالرغم من أن اكتشاف النجم النابض يعود فضله أصلاً لجهود العالمة جوسلين بيل وقد كانت آنذاك طالبة لدى الدكتور هيويش ، فإن هذا الأخير هو من حاز على جائزة نوبل في العام 1974 على هذا الاكتشاف..!!

جو سلين بيل.. المولودة في بلفاست (ايرلندا الشمالية)عام 1931، كانت مولعة بالفلك منذ العقد الثاني من عمرها , حيث كانت تقرأ الكتب التي يستعيرها والدها (وهو مهندس معماري) . درست الفيزياء في جامعة غلاسكو , حيث كانت الفتاة الوحيدة في صف يضم خمسين طالباً ، ثم حصلت على دكتوراه في الفلك الراديوي ، وبعد اكتشافها الذي حققته عام 1967 وعملها في مجال النجوم النابضة تحولت إلى فلك الأشعة السينية وأشعة غاما , واليوم تعمل أستاذة للفيزياء في أكبر جامعات المملكة المتحدة ,ومازالت تتابع البحث...

مقال للأستاذة / مي سلامة .

 

[صالح بخيت 0]

شكراً أخي الكريم الزعيم

 

مقال جيد

 

مع تحياتي,,,