۸ تا از عجیب‌ترین‌ها در کیهان!

با ما همراه باشید با یکی از جذاب‌ترین مطالبی که درباره کیهان نوشته شده.

8- داغ‌ترین جای دنیا کجاست؟

برای سفر به داغ‌ترین منطقه کیهان ابتدا باید از خورشید گذشت، قلب آتشین منظومه شمسی. با دمای سطحی ۵۸۰۰ کلوین، خورشید ما از سردی فاصله زیادی دارد؛ اما این دما به هیچ وجه یک رکورد کیهانی به شمار نمی‌رود. ستارگان ابرغول آبی که جرم سنگینشان با فشردن هسته ستاره، کوره‌ای هسته‌ای را درون آن‌ها به وجود می‌آورد؛ بیش از ۵۰ هزار کلوین حرارت دارند.

حتی این غول‌های کیهانی در مقابل کوتوله‌های سفید سر تعظیم فرود می‌آورند؛ کره‌های متراکمی از گرما که باقی‌مانده سوختن یک ستاره هستند. یکی از همین کوره‌های کیهانی به نام HD۶۲۱۶۶ حرارتی معادل ۲۰۰ هزار کلوین دارد. گرمای سوزانی که به تنهایی سحابی وسیعی را توسط جو نورانی خود روشن می‌کند.

با فرو رفتن به درون یک ستاره، این گرمای جهنمی باز هم افزایش می‌یابد. دمای هسته ابرستارگان می‌تواند از یک میلیارد کلوین فرا‌تر باشد. برای یک ستاره پایدار از نظر تئوری، حد بالای این دما معادل ۶ میلیارد کلوین است. در چنین دمایی ماده موجود در ستاره شروع به تابش فوتون‌هایی با انرژی فوق‌العاده بالا می‌کند. سطح انرژی این فوتون‌ها به اندازه‌ای خطرناک است که ممکن است با برخورد آن‌ها به یکدیگر، الکترون و پوزیترون تولید شود. نتیجه این فرایند یک واکنش زنجیره‌ای است که منجر به از بین رفتن ستاره طی انفجاری بسیار بزرگ می‌شود.

نخستین مورد مشکوک از مشاهده چنین «ابرنواختر ناپایدار» مربوط به سال ۲۰۰۷ است؛ زمانی‌که یک انفجار روشن و بلند مدت استثنائی مشاهده شد. رخدادی که باعث شد اختر‌شناسان، در محاسبات خود در مورد امکان وجود ستارگانی به مراتب بزرگ‌تر از آنچه که قبلا تصور می‌کردند، تجدید نظر کنند.

در طی عمر یک ابرنواختر، دمای ستاره ممکن است برای مدت کوتاهی به بیش از ۶ میلیارد کلوین برسد. در سال ۱۹۸۷، یک انفجار ستاره‌ای در ابر بزرگ ماژلانی دیده شد که نوترینوهای ساطع شده از قلب آنکه بر روی زمین ردیابی شد، بیانگر دمای داخلی معادل ۲۰۰ میلیارد کلوین بودند.

ده به توان بی‌‌‌نهایت
با تمام این اوصاف، حتی این دما هم در مقایسه با چیزی که یک انفجار پرتو گاما را ایجاد می‌کند، رکورد محسوب نمی‌شود! هر روز یک یا دو مورد از این تلالوهای کوتاه مدت پر انرژی توسط تلسکوپ‌های مخصوص ردیابی می‌شود. اختر‌شناسان اعتقاد دارند که در صورت فلکی اکلیل شمالی، نشانه‌هایی از تولد سیاه‌چاله‌ها وجود دارد. این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که هسته یک ستاره عظیم فرو می‌پاشد، یا وقتی‌که دو ستاره نوترونی فوق چگال با یکدیگر برخورد می‌کنند. در اثر این اتفاق، انرژی گرانشی به نحوی به دسته‌ای از پرتو گاما و تابش‌های دیگر تبدیل می‌شود. با وجود اینکه جزئیات این فرایند کماکان ناشناخته است، کره آتشینی از ذرات نسبیتی طی آن ایجاد می‌شود که حرارت آن به یک تریلیون (هر تریلیون معادل ۱۰ به توان ۱۲ است) کلوین می‌رسد.

اما در همین سیاره زمین، جهنمی مصنوعی وجود دارد که از تمام عالم داغ‌تر است: یک محفظه آشکارساز که ۱۰۰ متر زیر زمین و در نزدیکی ژنو قرار دارد. دانشمندان این آزمایشگاه بین ۸ نوامبر تا ۶ دسامبر ۲۰۱۰، هسته‌های عنصر سرب را در برخورددهنده بزرگ هادرونی (ال. اچ. سی) به یکدیگر کوباندند. هدف از این آزمایش، شبیه‌سازی لحظات نخست پس از مهبانگ بود. نتیجه این آزمایش بالا‌ترین دمایی بود که تاکنون بر روی زمین ثبت شده است، کره آتشینی از ذرات زیراتمی که دمایی معادل چندین تریلیون کلوین داشت.

این آزمایش سرنخ‌هایی به دانشمندان داد تا دریابند که داغ‌ترین نقطه عالم در کجا قرار دارد. البته این نقطه داغ مربوط به حال حاضر نیست، بلکه متعلق به زمانی در گذشته است. با نگاه کردن به قلب مهبانگ، نقطه فشرده‌ای از دما و چگالی که جهان ما از آنجا آغاز شد، دانشمندان تلاش کردند که حداکثر دمای عالم را تخمین بزنند. بر اساس درک فعلی ما از فیزیک عالم، این عدد در محدوده ۱۰ به توان ۳۲ قرار دارد؛ یعنی چند میلیون میلیارد میلیارد میلیارد کلوین!

7- سرد‌ترین جای دنیا کجاست؟

فضا به خودی خود سرد یا گرم نیست. بدون وجود ماده‌ای با تغییرات حرارتی، دما هیچ معنایی ندارد. اما تعداد بسیار زیادی نقطه سرد در فضا وجود دارد.

سرد‌ترین نقطه شناخته شده در منظومه شمسی، چندان از زمین دور نیست. در سال ۲۰۰۹ مدارگرد اکتشافی ناسا دهانه‌ای را در نزدیکی قطب جنوب ماه شناسایی کرد که همواره در بخش سایه ماه قرار دارد. دمای این منطقه تنها ۳۳ کلوین (۲۴۰- درجه سانتی‌گراد) است؛ دمایی به مراتب سرد‌تر از هر دمایی که بر روی پلوتوی سرد و تاریک اندازه‌گیری شده است. با ادامه کاوش‌ها و بهبود وسایل اندازه‌گیری، این رکورد ممکن است به نقطه دیگری در منظومه شمسی منتقل شود. قمر سیاره‌ای غیر از زمین و یا شاید سیاره کوتوله دیگری که به مراتب دور‌تر از پلوتو نسبت به خورشید قرار دارد. سیاره‌ای که شاید دهانه‌های آتشفشانی پوشیده و سرد مختص به خود را داشته باشد.

اما در ماورای منظومه شمسی، صخره‌های به مراتب سردتری وجود دارد. احتمالا سرد‌ترین این سیارک‌های تنها و آواره در فضاهای خالی بین کهکشانی قرار گرفته‌اند. دمای این نقاط که تنها توسط تابش ضعیف زمینه کیهانی به جا مانده از مهبانگ و اندک نور ستارگان دوردست گرم می‌شوند، احتمالا نباید بیشتر از ۳ کلوین باشد.

از آنجایی‌که تابش زمینه کیهانی با دمای ۲.۷ کلوین در تمام عالم پراکنده است، ممکن است تصور کنید که هیچ جایی نمی‌تواند سرد‌تر از این دما وجود داشته باشد. اما بر خلاف تصور شما، یک توده گازی به نام سحابی بومرنگ که ۵ هزار سال نوری از زمین فاصله دارد، دمایی تنها برابر ۱ کلوین دارد. این سحابی به سرعت در حال گسترش است که باعث می‌شود گاز موجود در آن به طرز موثری سرد شود؛ فرایندی که مشابه سیستم خنک‌کننده یک یخچال خانگی یا دستگاه تهویه مطبوع است.

با وجود اینکه سحابی بومرنگ به عنوان سرد‌ترین جسم طبیعی کشف شده شناخته می‌شود، جایی بر روی زمین وجود دارد که در آنجا انسان روی دست طبیعت بلند شده است. در سال ۲۰۰۳ دانشمندان موفق شدند در یکی از آزمایشگاه‌های موسسه فناوری ماساچوست (ام.‌ای. تی)، ابری از اتم‌های سدیم را تا دمای ۰.۴۵ نانوکلوین سرد کنند. دمایی که کمتر از نیم میلیاردیم درجه بالا‌تر از صفر مطلق است و به نظر می‌رسد که سرد‌تر از هر دمایی است که عالم با همه گستردگی خود بتواند کاربردی برای آن داشته باشد.

6- سریع‌ترین جسم دنیا چیست؟

سرعت امری نسبی است. هیچ استاندارد مطلقی برای سکون در عالم وجود ندارد. شاید نزدیک‌ترین مرجع برای این موضوع تابش زمینه کیهانی باشد که در تمام عالم پراکنده است. انتقال دوپلر این تابش در پهنای آسمان – انتقال به آبی در یک جهت و انتقال به قرمز در جهت دیگر – نشان می‌دهد که نسبت به تابش زمینه کیهانی، منظومه شمسی ما با سرعتی نزدیک به ۶۰۰ کیلومتر در ثانیه در حال حرکت است.

کهکشان‌های دوردست نیز هر کدام با سرعت متفاوتی حرکت می‌کنند. فضا در همه جا گسترده است: هر چقدر شما به عمق دورتری در فضا خیره شوید، کهکشان‌هایی را که می‌بینید با سرعت بیشتری از شما دور می‌شوند. اگر به اندازه کافی از زمین دور شویم، کهکشان‌ها با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند. در نتیجه ما نخواهیم توانست آن‌ها را ببینیم، زیرا نور آن‌ها هرگز به ما نخواهد رسید.

در داخل منظومه شمسی، عطارد، پیام‌آور خدایان، سریع‌ترین سیاره است. در حالی‌که سرعت حرکت مداری زمین تنها ۳۰ کیلومتر بر ثانیه است، عطارد با سرعت ۴۸ کیلومتر بر ثانیه در مدار خود حرکت می‌کند.

در سال ۱۹۷۶ برای نخستین بار، یک مصنوع دست بشر از عطارد پیش افتاد. کاوشگر خورشیدی هلیوس۲ هنگام گردش خود به دور خورشید توانست به سرعت ۷۰ کیلومتر بر ثانیه دست یابد. دنباله‌دارهایی که از فضای خارجی منظومه شمسی به دیدار خورشید می‌آیند، با سرعت ۶۰۰ کیلومتر بر ثانیه با این ستاره ملاقات می‌کنند. اما این سرعت تضمین برای فرار از دست خورشید محسوب نمی‌شود: اغلب این دنباله‌دار‌ها با خورشید برخورد کرده‌اند و توسط آن بلعیده شده‌اند.

اما در ماورای مرزهای کهکشان راه شیری، اجسام عجیب‌تری یافت می‌شود. در این مناطق ستارگان فوق‌سریع (Hypervelocity Stars) با سرعت ۸۵۰ کیلومتر بر ثانیه از کنار کهکشان عبور می‌کنند. اختر‌شناسان عقیده دارند که این ستارگان، پس از برخوردی نزدیک با سیاه‌چاله عظیم مرکز کهکشان راه‌شیری، به بیرون پرتاب شده‌اند. سیاه‌چاله‌ها به دلیل نیروی گرانشی عظیمی که دارند، به مانند قلاب‌سنگ‌های کیهانی فوق‌العاده عمل می‌کنند. برخی از سیاه‌چاله‌ها گردبادهای مغناطیسی تولید می‌کنند که فوران‌های نازکی از ماده را با بیش از ۹۹ درصد سرعت نور به بیرون پرتاب می‌کند.

ستارگان نوترونی چرخنده‌ای که ما آن‌ها را با عنوان تپ‌اختر می‌شناسیم، جادوی مغناطیسی پرسرعتی را انجام می‌دهند. تپ‌اختر‌ها می‌توانند با سرعت ۱۰۰۰ بار در ثانیه به دور خود بچرخند، که به این معناست که سطح آن‌ها با ۲۰ درصد سرعت نور حرکت می‌کند. در فاصله دور از سطح تپ‌اختر، میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط ستاره حتی می‌تواند سریع‌تر از نور حرکت کند. چنین چیزی با قوانین فیزیک در تضاد نیست، زیرا میدان‌های مغناطیسی هیچ نوع انرژی یا اطلاعاتی را حمل نمی‌کنند. این میدان‌های فوق‌سریع ممکن است منبع ضربان‌های پرقدرت و منظم تابش تپ‌اختر‌ها باشند.

حتی اجسام جامد نیز با کمک جاذبه سیاه‌چاله‌ها می‌توانند به سرعت نور برسند. در افق رویداد یک سیاه‌چاله، یک سنگ تنها بدون کوچک‌ترین نشانه‌ای ناپدید می‌شود، اما دو سنگ در دو جهت مختلف ممکن است با هم برخورد کنند. بر اساس محاسبات توموهیرو هارادا از دانشگاه توکیو، چرخش سیاه‌چاله باعث به وجود آمدن گردابی در فضای اطراف می‌شود و سرعت برخورد اجسام را افزایش می‌دهد. در نتیجه اگر در نقطه‌ای از عالم دو سنگ به دام یک سیاه‌چاله چرخنده سریع بیفتند، ممکن است با سرعتی نزدیک به سرعت نور با یکدیگر برخورد کنند.

5- درخشان‌ترین جای دنیا کجاست؟

روشنایی اغلب اجرام آسمانی به قدری زیاد است که اختر‌شناسان، از روشنایی خیره کننده خورشید به عنوان یک استاندارد کیهانی استفاده می‌کنند. اما روشن‌ترین جسم کیهانی چند بار درخشان‌تر از خورشید است؟

واحدهایی که ما در زندگی روزمره از آن‌ها استفاده می‌کنیم بسیار کوچک‌تر از آن هستند که بتوانند روشنایی کیهان را توصیف کنند. به همین دلیل اختر‌شناسان از خورشید استفاده می‌کنند و از درخشندگی خیره‌کننده آنکه معادل ۴ ضرب‌در ۱۰ به توان ۲۶ وات است (۴۰۰ میلیون میلیارد میلیارد وات!)، به عنوان یک استاندارد کیهانی استفاده می‌کنند.

خورشید از نظر روشنایی یک ستاره بالای متوسط به شمار می‌رود. با این وجود، ستارگانی هستند که از نظر روشنایی با فاصله زیادی خورشید را شکست می‌دهند. درخشان‌ترین نمونه از این ستارگان که با چشم غیرمسلح نیز به راحتی قابل مشاهده است، ستاره اپسیلون-جبار است؛ ستاره میانی کمربند صورت فلکی جبار. این ابرستاره آبی‌رنگ ۱۳۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد و بیش از ۴۰۰ هزار بار درخشان‌تر از خورشید است. در فواصل دور‌تر کهکشان، باز هم ستارگان درخشان‌تری وجود دارند. از آن جمله می‌توان به ستاره اتا در صورت فلکی شاه تخته اشاره کرد، ستاره ناپایداری که ۵ میلیون بار درخشان‌تر از خورشید است.

در جولای ۲۰۱۰، اختر‌شناسان ستاره رکوردشکن جدیدی را کشف کردند: ستاره‌ای به نام R۱۳۶a۱ در ابر ماژلانی بزرگ که تقریبا به درخشندگی ۹ میلیون خورشید است. این جرم عجیب در کمال شگفتی جرمی ۲۵۰ برابر جرم خورشید دارد که باعث حیرت اختر‌شناسان شده است. این ستاره به عنوان ستاره‌ای که از ترکیبات شیمیایی موجود در کهکشان راه شیری و همسایگان آن ساخته شده، سنگین‌تر از چیزی است که اختر‌شناسان تصور می‌کردند. برخی از اختر‌شناسان این سوال را مطرح کرده‌اند که شاید این ستاره از منبع خالصی از هیدروژن و هلیوم ساخته شده که به نحوی از نخستین روزهای عالم دست‌نخورده باقی مانده است؛ یا شاید هم اشتباهی در نظریات اختر‌شناسان در خصوص ساختار ستارگان وجود دارد؟

برخی از ستارگان پرجرم وجود دارند که با نور بیشتری می‌سوزند، اما این اتفاق تنها برای چند هفته کوتاه رخ می‌دهد و به قیمت زندگی ستاره تمام می‌شود. ابرنواختری به نام SN ۲۰۰۵ap واقع در کهکشانی با فاصله ۴.۷ میلیارد سال نوری از زمین، رکورد درخشان‌ترین انفجار ستاره‌ای دنیا را با درخشندگی ۱۰۰ میلیارد برابر روشنایی خورشید به خود اختصاص داده است.

انفجارهای پرتو گاما حتی از ابرنواختر‌ها نیز انرژی بیشتری ساطع می‌کنند. آن‌ها این کار را به جای چند هفته، تنها در مدت چند ثانیه انجام می‌دهند. یک انفجار پرتو گاما می‌تواند باعث شود که مقیاس خورشیدی اختر‌شناسان نیز به یک مقیاس بی‌مصرف تبدیل شود: روشنایی چنین انفجاری بالغ بر ۱۰ به توان ۱۸ برابر روشنایی خورشید است، یعنی نوری معادل یک میلیارد میلیارد خورشید!

اگر چه چنین انفجارهایی به طرز ناخوشایندی کوتاه هستند، درخشان‌ترین نورهای پایدار کیهان متعق به اختروش‌ها (کوازار‌ها) هستند؛ سیاه‌چاله پرجرمی که از منبع عظیمی از ستارگان و گاز تغذیه می‌کنند. مواد محکوم به فنا هم‌زمان با فرو رفتن به درون سیاه‌چاله به شدت برانگیخته می‌شوند، در نتیجه نوری درخشان‌تر از ۳۰هزار میلیارد برابر خورشید از خود ساطع می‌کنند.

4- گرد‌ترین جسم جهان را دیده‌اید؟

در اختر‌شناسی قرون وسطی، تصور می‌شد که کیهان مجموعه‌ای تودرتو از کره‌های کامل و شفاف است که دربرگیرنده خورشید، ماه، سیارات و ستارگان است. امروز ما می‌دانیم که فضا به مراتب آشفته‌تر و به هم ریخته‌تر از این تصورات است، اما آیا جایی در عالم وجود دارد که بازتاب کننده دیدگاه کره کامل باشد؟

سیارات به دلیل نیروی جاذبه‌شان تقریبا به شکل کره هستند. اختلاف ارتفاع بزرگ‌ترین برآمدگی زمین و عمیق‌ترین گودی آن، یعنی فاصله نوک قله اورست تا ته گودال ماریان، تنها کمتر از ۰.۲ درصد شعاع زمین است. اگر شکل زمین به دلیل گردش روزانه آن – که باعث فرورفتگی قطب‌ها و برآمدگی استوای آن می‌شود – اندکی حالت پخ‌شدگی نداشت، سیاره ما می‌توانست مثال خوبی از یک توپ بیلیارد کیهانی باشد.

زمین در مقایسه با ستارگان نوترونی به طرز وحشتناکی ناهموار است. چگالی عظیم این ستارگان باعث می‌شود که نیروی جاذبه سطحی آن‌ها ۲۰۰ میلیارد بار قوی‌تر از جاذبه سطحی زمین باشد. چنین نیرویی برای صاف کردن هر چیزی کفایت می‌کند، اما باز هم اندکی بی‌نظمی وجود خواهد داشت. ارتفاع قله اورست یک ستاره نوترونی احتمالا بیش از ۵ میلی‌متر نخواهد بود. با توجه به اینکه ستارگان نوترونی عموما بین ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر قطر دارند، این ناهمواری کمتر از یک میلیونیم قطر ستاره خواهد بود.

در یک بازه ۱۶ ماهه بین سال‌های ۲۰۰۴ و ۲۰۰۵، دانشمندان توپ‌های گرد ساخت خود را به فضا فرستادند که از نظر گردی با ستارگان نوترونی رقابت می‌کرد. کاوشگر گرانشی-ب (گراویتی-پروب B) ماهواره‌ای بود که برای جستجوی انحرافات چارچوب فضا-زمان طراحی شده بود. بر اساس نظریه نسبیت عام اینشتین، جرم زیاد زمین بر روی چارچوب فضا-زمان تاثیر می‌گذارد. یکی از این تاثیرات کشیدگی چارچوب نامیده می‌شود که در آن، ساختار فضا به دلیل چرخش زمین کش می‌آید. کاوشگر گرانشی-ب از چهار ژیروسکوپ استفاده می‌کرد که بر روی کره‌های کوچک کوارتزی سوار شده بودند. این کره‌ها چنان صیقل داده شده بودند که بزرگ‌ترین ناهمواری آن‌ها کمتر از چهار ده‌میلیونیوم (۰.۴ قسمت در یک میلیون) قطرشان بود.

اما بر اساس نسبیت اینشتین، چیزهای به مراتب گرد‌تر و هموارتری از این کره‌های ساخت دست بشر نیز وجود دارد. افق رویداد یک سیاه‌چاله مشخص کننده ناحیه‌ای است که هیچ نوری نمی‌تواند از آنجا فرار کند و به چشم ناظر دوردست برسد.

البته افق رویداد واقعا یک سطح نیست و شما نمی‌توانید با دست کشیدن بر روی آن، گردی و همواری آن را احساس کنید؛ اما شاید به زودی اختر‌شناسان قادر باشند تصاویری از افق رویداد یک سیاه‌چاله به دست آورند و تصویر روشنی از این سطح کاذب تهیه کنند. سطحی که احتمالا نزدیک‌ترین چیز در طبیعت به گردی کامل است.

مشاهده سقوط ماده به درون افق رویداد می‌تواند آزمایشی حیاتی برای نظریه اینشتین باشد. اگر حتی ذره‌ای گاز در مدارهایی بالا‌تر از آنچه که تئوری نسبیت پیش‌بینی می‌کند مشاهده شود، دانشمندان به نظریه گرانشی جدیدی نیاز خواهند داشت، اتفاقی که اگر رخ دهد و سیاه‌چاله‌ها افق رویداد مورد انتظار را نداشته باشند، شوک عظیمی برای جامعه علمی خواهد بود.

3- تاریک‌ترین جای دنیا کجاست؟

کهکشان‌ها عموما به جواهرات درخشانی در پهنه آسمان تشبیه می‌شوند که از میلیارد‌ها ستاره پرنور و سحابی سوزان تشکیل شده‌اند. اما این مطلب در خصوص همسایه غیرمترقبه کهکشان راه‌شیری، کهکشان Segue ۱ صدق نمی‌کند. کهکشان Segue ۱ با تنها ۷۵هزار سال نوری فاصله از زمین، یکی از همسایگان نزدیک کهکشان راه شیری به شمار می‌رود. با این وجود، این کهکشان تا سال ۲۰۰۶ ناشناخته مانده بود، زیرا تابش نور کلی این کهکشان تنها ۳۰۰ برابر خورشید است!

کهکشان Segue ۱ یک مورد عجیب به شمار می‌رود. ستارگان اندک این کهکشان با سرعت زیادی در حال گردش هستند که نشان‌دهنده نیروی جاذبه بالای این کهکشان است. به نظر می‌رسد که کهکشان Segue ۱ حداقل از یک میلیون توده جرمی ستاره‌ای تشکیل شده باشد. با این وجود، بخش اندکی از جرم این کهکشان به ستارگان و گازهای مرئی تعلق دارد که نشان می‌دهد تقریبا تمام این کهکشان از ماده تاریک تشکیل شده است.

مطالعه کهکشان‌های کوتوله‌ای مانند Segue ۱ می‌تواند به افزایش اطلاعات اختر‌شناسان در خصوص ماده تاریک کمک کند. برای مثال، اگر هسته این کهکشان‌ها نسبت به پیش‌بینی مدل‌های استاندارد در خصوص رفتار ماده تاریک سرد، چگالی کمتری داشته باشد؛ نشان می‌دهد که هسته آن‌ها باید از ماده گرم تشکیل شده باشد، یا تمایل به خودانهدامی داشته باشد، و یا از ذرات فوق سبک تشکیل شده باشد.

خبر خوشحال‌کننده‌تر از یافتن چنین کهکشان‌هایی برای اختر‌شناسان، یافتن یک «ستاره تاریک» است؛ حباب گازی بزرگ و سردی که با واپاشی ماده تاریک به تدریج از درون گرم می‌شود. اختر‌شناسان تصور می‌کنند که چنین ستارگانی در نخستین روزهای عالم وجود داشته‌اند و ممکن است هنوز چند عدد از آن‌ها باقی مانده باشد، هر چند هنوز هیچ نمونه‌ای از این ستارگان شناسایی نشده است.

هم‌زمان دانشمندان مرکز تحقیقاتی سرن تلاش می‌کنند تا با استفاده از برخورد دهنده بزرگ هادرونی، ذرات ماده تاریک را شکار کنند. شاید داغ‌ترین جای روی زمین بتواند به زودی تاریک‌ترین جای فضا را آشکار کند.

2- چگال‌ترین جسم دنیا چیست؟

در دما و فشار نسبتا کم سطح زمین، چگال‌ترین ماده شناخته شده عنصر فلزی اسمیم است که جرم هر یک سانتی‌مترمکعب آن ۲۲ گرم (هر متر مکعب ۲۲ تن) است. با این وجود حتی اسمیم هم به دلیل وجود ابرهای الکترونی که هسته اتم‌های آن را از هم جدا می‌کنند، پر از پف‌کردگی است. به طرز مرموزی این ابرهای الکترونی حالتی پایدار دارند و حتی فشار عظیم مرکز زمین، تنها به میزان اندکی می‌تواند اجسام جامد را متراکم کند.

هسته فروریخته ستارگان عظیم که ما آن‌ها را به نام ستارگان نوترونی می‌شناسیم، دارای فشار به مراتب بیشتری از سطح زمین است. در هسته این ستارگان، ماده به شکل غیرمتعارف و فوق فشرده‌ای وجود دارد، احتمالا بیشتر به صورت نوترون است که به همراه تعداد اندکی پروتون و الکترون با فشار پهلوی یکدیگر قرار گرفته‌اند. یک مترمکعب از این فرم «نوترونیوم» ماده در هسته یک ستاره نوترونی، احتمالا ۱۰ به توان ۱۸ کیلوگرم جرم دارد، یعنی یک میلیون میلیارد تن.

در هسته ستارگان نوترونی ماده فرضی چگال‌تری هم ممکن است وجود داشته باشد: ماده کوارکی؛ حالتی از ماده که در آن پروتون‌ها و نوترون‌ها به ذرات تشکیل دهنده‌شان تفکیک شده‌اند. با این وجود مدارک به دست آمده از کشف دو ستاره نوترونی جدید فوق سنگین خلاف این نظریه هستند. شاید با مطالعه اخترلرزه‌ها بتوان به مدارکی دست یافت که نشان دهد چه چیزی واقعا در قلب یک ستاره نوترونی وجود دارد. اخترلرزه‌ها انفجارهای تکان‌دهنده‌ای از انرژی هستند و وقتی اتفاق می‌افتند که پوسته یک ستاره نوترونی از هم گسیخته می‌شود.

نوترونیوم یا شاید ماده کوارکی، احتمالا چگال‌ترین شکل ماده در کیهان است، اما شاید چگال‌ترین چیزی نباشد که اجسام از آن ساخته شده‌اند. متراکم کردن بیشتر یک ستاره نوترونی باعث تبدیل شدن آن به یک سیاه‌چاله می‌شود. البته همه سیاه‌چاله‌ها چگال نیستند: تنها سیاه‌چاله‌های بزرگی که افق رویداد آن‌ها بسیار نازک است، چگال محسوب می‌شوند. یک سیاه‌چاله فوق‌سنگین در نزدیکی کهکشان M۸۷ وجود دارد که جرمی ۶.۴ میلیارد برابر خورشید دارد، اما چگالی آن تنها ۰.۳۷ کیلوگرم بر مترمکعب است که آن را حتی از هوا هم سبک‌تر می‌کند. از طرف دیگر، کوچک‌ترین سیاه‌چاله شناخته شده با نام XTE J۱۶۵۰-۵۰۰ تنها جرمی ۳.۸ برابر خورشید دارد، اما چگالی آن بالغ بر ۱۰ به توان ۱۸ کیلوگرم بر مترمکعب است. اگر بتوان یکی از این سیاه‌چاله‌ها را پیدا کرد که تنها اندکی کوچک‌تر باشد، آنگاه این سیاه‌چاله می‌تواند از نظر چگال بودن بر ستاره نوترونی غلبه کند.

سیاه‌چاله‌های میکروسکوپی ممکن است در طی مهبانگ ایجاد شده باشند، زمانی‌که نوسانات کوانتومی در یک دنیای فوق چگال ممکن است چنان نواحی متراکمی خلق کرده باشد که باعث درهم شکستن آن ناحیه شده باشد. چنین میکرو سیاه‌چاله‌هایی ممکن است هنوز خودشان را در انفجارهای ناگهانی پرتوافکنی نشان دهند. اگر این چنین باشد، کشف این سیاه‌چاله‌ها می‌تواند درک بهتری از مقیاس نوسانات کوانتومی جهان اولیه در اختیار دانشمندان قرار دهد.

در داخل افق رویداد یک سیاه‌چاله اتفاقات عجیب‌تری رخ می‌دهد. بر اساس نظریه نسبیت، تمام این جرم در یک نقطه با چگالی بی‌‌نهایت متمرکز می‌شود، اگرچه احتمالا در چنین مقیاسی تئوری موجود دیگر به درستی جواب نمی‌دهد. این نقطه مرز ملاقات گرانش با دنیای کوانتوم است، جایی که خط مقدم فیزیک بنیادی امروزی محسوب می‌شود. محاسبات تئوریک نشان می‌دهد که حد بالای چگالی یک سیاه‌چاله برابر ۵ ضربدر ۱۰ به توان ۹۶ کیلوگرم بر مترمکعب است، عددی که چگالی پلانک نامیده می‌شود. چگال‌ترین چیز عالم هر چه که باشد، احتمالا از این مقدار چگال‌تر نخواهد بود.

1- بزرگ‌ترین‌های عالم هستی را می‌شناسید؟

مشتری بزرگ‌ترین سیاره و خورشید بزرگ‌ترین جسم منظومه شمسی است. اما آیا می‌دانید بزرگ‌ترین‌های عالم هستی در مقایسه با این اجسام کدامند؟ فکر می‌کنید بزرگ‌ترین ستاره عالم چند برابر خورشید است؟

بزرگ‌ترین سیاره

مشتری بزرگ‌ترین سیاره منظومه شمسی است. مانند تمام سیاراتی که اندازه آن‌ها بالا‌تر از حد مشخصی است، مشتری نیز یک غول گازی است که بخش اعظم آن از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. اما سیارات گازی غول‌پیکرتری نسبت به مشتری نیز در کیهان وجود دارند. تا همین چند وقت قبل، بزرگ‌ترین سیاره شناخته شده دنیا TrES-۴ بود که در سال ۲۰۰۶ کشف شده بود. این سیاره که در فاصله ۱۵۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد، ۱.۸ برابر مشتری قطر دارد. با این وجود، TrES-۴ نسبت به اندازه خود خیلی سبک است و تنها ۸۸ درصد مشتری جرم دارد. در نتیجه چگالی این سیاره تنها در حدود ۰.۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب است که حتی از چوب پنبه نیز سبک‌تر است.

اما نتایج مشاهدات اخیر اختر‌شناسان منجر به کشف سیاره جدیدی شد که حتی از TrES-۴ نیز بزرگ‌تر و عجیب‌تر است. اکنون بزرگ‌ترین غول گازی شناخته شده دنیا سیاره فراخورشیدی WASP-۱۷b است، که قطر آن دو برابر سیاره مشتری است. با این وجود، این سیاره نیز که در فاصله ۱۰۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد، تنها نصف مشتری جرم دارد و حتی از سیاره TrES-۴ نیز سبک‌تر است. اینکه چطور سیاره‌ای می‌تواند به سبکی WASP-۱۷b و TrES-۴ باشد، هنوز یک راز سر به مهر است.

بزرگ‌ترین سازه مصنوعی

در حال حاضر بزرگ‌ترین سازه مصنوعی ساخت دست بشر که در فضا قرار دارد، ایستگاه فضایی بین‌المللی است. این سازه مصنوعی ۱۰۹ متر طول و ۳۷۰ تن وزن دارد.

بزرگ‌ترین کهکشان

بر اساس مدل استاندارد شکل‌گیری کهکشان‌ها، بزرگ‌ترین کهکشان‌ها غول‌های بیضی‌شکل هستند که که از برخورد کهکشان‌های کوچک‌تر شکل گرفته‌اند. بزرگ‌ترین نمونه شناخته شده، کهکشان عدسی شکل IC ۱۱۰۱ است. این کهکشان در فاصله یک میلیارد سال نوری و در مرکز خوشه کهکشانی Abell ۲۰۲۹ قرار دارد. کهکشان IC ۱۱۰۱ نزدیک به ۶ میلیون سال نوری پهنا دارد، که هزاران بار بزرگ‌تر از کهکشان راه‌شیری است.

بزرگ‌ترین حفره

بزرگ‌ترین حفره دنیا یک سیاه‌چاله نیست، در عوض فضای پهناورتری از تاریکی است. بر اساس بررسی‌های اختر‌شناسان و در مقیاس‌های وسیع، گاهی اوقات کهکشان‌ها در امتداد یک دیوار نامرئی قرار می‌گیرند و یک فضای خالی به پهنای چند صد میلیون سال نوری بین آن‌ها به وجود می‌آید. بزرگ‌ترین حفره شناخته شده دنیا که به طرز عجیبی بزرگ است، یک میلیارد سال نوری پهنا دارد و در سال ۲۰۰۷ کشف شد. بر اساس یکی از نظریات موجود در این زمینه، این حفره باقی‌مانده یک برخورد باستانی با یک جهان موازی است.

بزرگ‌ترین ستاره

بزرگ‌ترین ستاره دنیا، ستاره VY صورت فلکی کلب اکبر است. این ستاره که ۵۰۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد، می‌تواند ۸ میلیارد خورشید را در خود جای دهد. قطر تقریبی این ستاره که در حدود ۳ میلیارد کیلومتر است، آن را در زمره ستارگانی قرار می‌دهد که تحت عنوان فراغول‌های سرخ شناخته می‌شوند. با این وجود، قطر این ستاره مورد بحث و مناقشه اختر‌شناسان است و برخی اعتقاد دارند که این ستاره، یک ابرستاره سرخ است که تنها ۱ میلیارد کیلومتر قطر دارد.