کیهان شناسى یکى از آن موضوعاتى است که علاوه بر دانشمندان، توجه خیل زیادى از مردم عادى را نیز به خود جلب کرده است. موضوع اصلى کیهان شناسى، بررسى ساختار کلى عالم، یعنى چگونگى توزیع ماده و انرژى در فضا و زمان است. کیهان شناسى علاوه بر آنکه ساختار بزرگ مقیاس جهان را بررسى مى کند به منشا، تکامل و آینده کیهان نیز توجه مى کند.
همه ما با ساختار و شکل منظومه شمسى آشنا هستیم و مى دانیم که خورشید همراه با بى شمار ستاره هاى دیگر ساختار بزرگترى را تشکیل مى دهند که از آن با عنوان کهکشان راه شیرى یاد مى کنیم. علاوه بر کهکشان راه شیرى کهکشان هاى بسیار دیگرى نیز وجود دارند که با یکدیگر گروه محلى را تشکیل مى دهند. از اجتماع گروه هاى محلى، خوشه ها و ابرخوشه ها به وجود مى آید. هر یک از این ساختارها که برشمردیم حاوى توده هاى بسیار عظیمى از ماده است، اما آیا وراى خوشه ها و ابرخوشه ها ساختار بزرگتر دیگرى وجود دارد که نشان دهد کهکشان ها در مقیاس بزرگتر گردهم آمده اند؟ اصولاً کیهان در بزرگترین مقیاس خود چه شکلى دارد؟
اگر تاکنون با این پرسش مواجه شده اید، باید گفت که یکى از اصلى ترین موضوع هاى کیهان شناسى توجه شما را جلب کرده است، موضوعى که البته خود کیهان شناسان نیز نتوانسته اند تاکنون به جواب قطعى و نهایى آن دست یابند.
ادوین هابل یکى از بزرگترین اخترشناسان که پدیده انبساط جهان را کشف کرد، در ابتداى قرن گذشته فرضیه  اى را مطرح کرد که قلب کیهان شناسى به شمار مى آید و از آن با عنوان اصل کیهان شناختى یاد مى شود. این اصل مى گوید: عالم در مقیاس بزرگ از تمام جهت ها یکسان به نظر مى آید. بنابراین اصل عالم از همه جهت ها «صاف و هموار» است، یعنى روى هم رفته توزیع ماده در آن یکنواخت است. اما اگر بخواهیم توزیع یکنواخت ماده را مشاهده کنیم باید نقشه اى از آسمان تهیه کنیم که حداقل شامل میلیون ها کهکشان باشد، به عبارت دیگر به رغم آنکه جهان در مقیاس هاى کوچک توده اى شکل است، در مقیاس هاى بسیار بزرگ یکنواخت به نظر مى رسد.
یکى دیگر از پرسش هایى که در کیهان شناسى بسیار مطرح مى شود، مسئله آغاز جهان است. الکساندر فریدمن در سال ???? با حل معادله هاى نسبیت عام اینشتین به این نتیجه رسید که عالم از حالتى با چگالى و دماى بسیار زیاد آغاز شده است. به عبارت دیگر جهان از انفجار ذره اولیه با چگالى و دماى بالا به وجود آمده است که امروزه آن را با عنوان

Big Bang

 انفجار بزرگ یا مهبانگ مى شناسیم. اما واقعاً چه شواهدى وجود دارند که ایده انفجار بزرگ را تائید مى کنند؟
با توجه به این دو واقعیت که جهان در حال انبساط است و فرایند انبساط گازها با سرد شدن همراه است مى توان شرایط اولیه جهان را شبیه سازى کرد. اگر عمل انبساط و سرد شدن را از شرایط اولیه شروع کنیم و انبساط را ادامه دهیم، مى توانیم به دمایى که براى زمان فعلى پیشگویى شده است، یعنى ? درجه کلوین برسیم. جسم حتى در این دما نیز انرژى تابش مى کند که در قسمت امواج رادیویى طیف قرار دارد و به آن پرتوهاى ریزموج مى گویند.
اگر بتوان چنین تابش هایى را آشکار کرد، به شاهد مستقیمى بر وقوع انفجار بزرگ دست یافته ایم. آرنو بنزیاس و رابرت ویلسون براى اولین بار چنین تابش هایى را یافتند که مى توان آن را از هر جهت آسمان دریافت کرد و تغییر در شدت آن کمتر از یک در ده هزار است. براى بررسى دقیق تر این پدیده نیز در سال ???? ماهواره کوبه (به معنى کاوشگر پرتوهاى پس زمینه کیهان) به فضا ارسال شد که یکنواختى فوق العاده اى را در این تابش یافت. یعنى اکنون علاوه بر یکنواختى توزیع ماده در عالم در مقیاس بزرگ با یکنواختى در تابش پس زمینه کیهانى نیز مواجه ایم. یکى از نکات جالب توجه در اینجا این است که کیهان شناسانى که سرگرم بررسى پدیده هاى عالم در بزرگترین مقیاس بودند براى توجیه یافته هاى خود به دستاوردهاى فیزیک در حوزه کوچکترین ذرات یعنى فیزیک ذرات بنیادى متوسل شدند. دانشمندان فیزیک ذرات بنیادى سعى دارند با استفاده از انواع شتاب دهنده ها دریابند آیا مى توان با وحدت دو یا چند نیرو از نیروهاى چهارگانه اصلى (گرانش، الکترومغناطیس، هسته اى ضعیف و هسته اى قوى) یک نیروى واحد به وجود آورد. هر چند که دانشمندان تاکنون براى تلفیق نیروهاى الکترومغناطیس هسته اى ضعیف و قوى به دستاوردهایى نائل شده اند اما گرانش هنوز هم از اتحاد با دیگر نیروها سر باز مى زند. به نظر مى رسد در جهان اولیه با دما و انرژى بسیار زیاد تمام این چهار نیرو به صورت نیرویى واحد حضور داشتند. آلن گات مدلى را براى انبساط جهان ارائه کرده است که با نام مدل تورمى شناخته مى شود. در این مدل ذره اولیه که قطر آن بسیار کمتر از قطر یک پروتون و دماى آن حدود ???? کلوین بود، در کسر بسیار کوچکى از ثانیه متورم و سرد شده است و نیروى گرانش از سایر نیروها جدا شد. وقتى که فضا در دوره تورم گسترش مى یافت انرژى عالم در میدان هیگز باقى مى ماند. تبدیل این انرژى به جرم توجیهى براى بخش مهمى از جرم جهان و ادامه انبساط جهان با سرعت کندتر آن است. در این طرح عالم مرئى ما که قطر آن تقریباً سى میلیارد سال نورى است، فقط بخش بسیار کوچکى از محل عالم را تشکیل مى دهد. اگرچه تابش پس زمینه کیهانى از همه جهت ها به ما مى رسد، اما این تابش در ناحیه بسیار محدودى از فضا به وجود آمده است و پیش از زمان تورم صاف و هموار شده است. ماده نیز از آن بخش انرژى به وجود آمده است که پس از دوره تورم یکنواخت شده است. به عبارت دیگر عالم مرئى ما از بخش بسیار محدودى از کل عالم و پس از پایان یافتن دوره تورم رشد یافته است و به همین دلیل مى توان انتظار داشت که صاف و هموار باشد. اما براى آنکه دریابیم آینده جهان چگونه خواهد بود، لازم است از شرایط اولیه تشکیل عالم اطلاعات بیشترى داشته باشیم. مى دانیم که جهان در حال انبساط است اما آهنگ این انبساط در حال کاهش است.
دلیل این کاهش شتابدار سرعت عالم آن است که همه اشیاى عالم دستخوش یک جاذبه گرانش متقابل هستند. اگر نیروى گرانش قوى باشد و بتواند نیروى انفجار بزرگ را که ماده عالم را با سرعت زیاد به خارج پرتاب کرده است، خنثى کرده و سرانجام ماده یکبار دیگر روى خودش رمبش کند، مى گوییم جهان «بسته» است. اما اگر نیروى روبه خارج در زمان انفجار بزرگ از حالت پیشین بیشتر باشد و فقط براى غلبه بر نیروى گرانش کافى باشد، انبساط عالم ادامه خواهد یافت که در این حالت به آن عالم «تخت» مى گوییم. اگر سرعت اولیه اجزا در انفجار اولیه حتى بیش از این مقدار باشد، عالم ما «باز» خواهد بود و انبساط آن هرگز متوقف نمى شود.
مفهوم فضازمان مفهومى است بسیار مفید که در کیهان شناسى نیز بسیار کاربرد دارد. به گفته اینشتین مى توان هر رویدادى را که در عالم رخ مى دهد، با چهار بعد فضازمان توصیف کرد که سه عدد آن براى مشخص کردن مکان یک نقطه در فضا لازم است و عدد چهارم براى مشخص کردن زمان وقوع رویداد به کار مى رود. مکان یک نقطه در فضا _ زمان انحنا دارد که این انحنا مى تواند مثبت، صفر یا منفى باشد. اگر چگالى خوشه هاى کیهانى با افزایش فاصله یکنواخت باشد و تغییر نکند، انحناى فضازمان صفر است. در انحناى مثبت با افزایش فاصله چگالى کمتر شده و در انحناى منفى با افزایش فاصله چگالى هم زیاد مى شود. به نظر اینشتین اگر انحناى جرم _ انرژى کافى در کیهان وجود داشته باشد، گرانش این جرم - انرژى سرانجام عالم را از انبساط بازمى دارد ولى اگر میزان این جرم - انرژى کافى نباشد، عالم تا همیشه منبسط مى شود. اگر چگالى جرم انرژى  

cm/g 10-29 10^-29 g/cm^3

باشد، کیهان تخت است، اگر بیش از این مقدار باشد کیهان بسته و اگر کمتر از این باشد، کیهان باز است. اگر اندازه گیرى چگالى جرم انرژى فقط به اشیاى درخشان همانند کهکشان ها،  ستارگان و سحابى هاى روشن محدود شود، چگالى کیهان

 10^-31  g/cm^3

 به دست مى آید، یعنى جهان براى همیشه به انبساط خود ادامه مى دهد. اما در بررسى هایى که به تازگى انجام شده است، پرتوهایى شناسایى شده اند که ممکن است از منابع بى نور جهان سرچشمه گرفته باشند. اخیراً نیز تابش هاى فروسرخ شناسایى شده اند که نشان از کوتوله هاى سرخ دارد. گذشته از اینها نشانه هایى از وجود مراکز پرجرمى همانند سیاهچاله ها در کهکشان ها و تاج هاى نامرئى پیرامون کهکشان ها دردست است. اگر چنین اجرامى به واقع وجود داشته باشند، ممکن است کیهان پرجرم تر از آن باشد که تصور مى شود، با توجه به همین مشکلات در اندازه گیرى دقیق اندازه و جرم عالم است که با قاطعیت نمى توان گفت کدام یک از مدل هاى پیشنهادى جهان نمایانگر کیهان ماست.

•••
 

نجوم اخترفیزیک و کیهان شناسى از جمله مباحثى است که به دلیل ویژگى هاى بسیار خاص آن، علاوه بر ذهن دانشمندان، توجه بسیارى از مردم عادى را نیز به خود جلب کرده است و به همین دلیل کتاب هاى حوزه نجوم بیشترین طرفداران را در بین خوانندگان کتاب هاى علمى عامه فهم دارند. با این همه چند عامل باعث مى شود خواننده از خواندن این کتاب ها چندان هم لذت نبرد، از جمله آنکه بسیارى از کتاب ها حاوى رابطه هاى ریاضى هستند که استفاده از آنها براى درک عمیق تر موضوع ضرورى و اجتناب ناپذیر است. اما وجود رابطه هاى ریاضى زیاد خواننده را گریزان مى کند. با توجه به همین موضوع، مولف سعى کرده است تمام مفاهیم و موضوع ها را بدون استفاده از زبان ریاضى ارائه دهد. نکته دیگر ترجمه هاى آشفته و نارسا از کتاب هاى نجومى است، اما کتاب نجوم دینامیکى از معدود کتاب هایى است که از ترجمه اى گویا برخوردار است و براى درک آن نیاز به مراجعه حضورى به مولف و مترجم نیست!
استفاده از تصویرها، شکل ها و نمودارها و جدول هاى متعدد (که البته بسیارى از آنها رنگى هم هستند و شرح کوتاهى هم دارند) باعث شده است که خواننده راحت تر به هدف کتاب دست یابد. تنوع موضوعى کتاب یکى دیگر از برجستگى هاى کتاب است. کتاب در ?? فصل تنظیم شده است که تاریخچه اخترشناسى، روش هاى اخترشناسى، ستارگان، منظومه هاى چندستاره اى، محیط میان ستاره اى، کهکشان راه شیرى، کیهان شناسى (که با موضوع آن در همین مقاله آشنا شدیم) و حیات فرازمینى از جمله عناوین بعضى فصل هاى آن است. همین جامع بودن و تنوع موضوعى باعث شده است که نجوم دینامیکى به اولین انتخاب براى علاقه مندان به نجوم بدل شود.
از جمله دلایل اقبال خوانندگان به این کتاب سبک زیباى مولف است در نگارش این کتاب و همچنین جذابیت ها و پویایى ذاتى علم نجوم.

(dynamic

 در عبارت

dynamic Astronomy

مقدمه

در شبی تاریک و صاف ، ستارگان چنان می‌درخشند که گویی می‌توان با دست آنها را لمس کرد. در واقع بیشتر ستارگان قابل دید برای چشم غیر مسلح ، در محدوده یک هزار سال نوری واقع هستند. گذشته از ستارگان چشمک زن ، نواری مه مانند و کم نور در سرتاسر آسمان کشیده شده است که به آن راه شیری می‌گوییم. این مه حفره فام ، دهها هزار سال نوری با ما فاصله دارد. با دوربین دو چشمی یا تلسکوپ کوچک ، به صورت اجتماع انبوهی از هزاران هزار ستاره کم نور دیده می‌شود. گرچه این ستارگان بسیار دور دست هستند، ولی مجموع نور آنها را می‌توان با چشم دید.

مشخصات کهکشان راه شیری

کهکشان راه شیری ، کهکشانی مارپیچی است که شامل حدود 500 میلیارد ستاره است. این کهکشان حدود 10 میلیارد سال پیش ، از یک ابر عظیم گاز و غبار تشکیل یافت. در قسمت مرکزی کهکشان راه شیری هسته‌ای کروی قرار دارد که ممکن است شامل یک حفره سیاه نیز باشد. هسته توسط گروهی از دنباله‌های مارپیچی در برگرفته شده است. این دنباله‌ها از ستاره‌های فروزان تازه شکل یافته تشکیل شده‌اند. هسته و قرص کهکشان با هاله‌ای از ستاره‌هایی با طول عمر بسیار زیاد ، در بر گرفته شده‌اند.

قطر هسته یک کهکشان در حدود 10000 سال نوری است. قسمت احاطه کننده هسته دارای قطری برابر با 100000 سال نوری و ضخامتی برابر با 1000 سال نوری است . هاله کهکشان دارای قطری تا 50000 سال نوری است. منظومه شمسی (شامل ابر اوپتیک-اورت) با عرضی برابر با سه سال نوری نسبتا کوچک به نظر می‌رسد. خورشید با سرعتی حدود 220 کیلومتر (135 مایل) در ثانیه ، مرکز کهکشان را در مدت زمانی حدود 250 میلیون سال دور می‌زند. تا کنون خورشید 15 تا 20 دور به گرد هسته کهکشان چرخیده است.

گذر صورتهای فلکی از راه شیری

بیرون از راستای راه شیری تعداد بسیار کمی ستاره کم نور وجود دارد. بطوری که درخشش مبهمی نیز از آنها آشکار نمی‌شود. به علت آنکه راه شیری دایره کاملی در سرتاسر آسمان تشکیل می‌دهد، در هر نقطه روی زمین می‌توان بخشهایی از آن را دید. چند صورت فلکی مهم که راه شیری از میانشان می‌گذرد، شامل ذات الکرسی ، پرساوس ، ممسک الاعنه (ارابه ران) ، تکشاخ ، بادبان ، صلیب ، عقرب ، قوس ، دلو و دجاجه است.

فراوانی میدان ستاره

انبوهترین میدان ستاره‌ای ، در راه شیری جنوبی قرار دارد که منظر زیبایی در آسیای جنوبی و آفریقایی جنوبی بوجود می‌آورد. برای رصد کنندگان واقع در نیمکره شمالی ، بهترین حالت راه شیری اواخر تابستان دیده می‌شود. هنگامی که دجاجه را بتوان در بالای سر دید.

ماهیت راه شیری

ما منظره کهکشان عظیم و پرستاره‌ای را که درون آن زندگی می‌کنیم، به صورت راه شیری می‌بینیم. در کهکشان ما ، احتمالا صد هزار میلیون ستاره وجود دارد. ما در میان این کهکشان هستیم و به همین دلیل نمی‌توانیم شکل کلی آن را به آسانی تجسم کنیم. در واقع ، کهکشان راه شیری ، شبیه یک چرخ فلک غول پیکر است و دو بازوی پرستاره دارد، که چندین بار به دور بخش مرکزی پیچیده‌اند. طول کهکشان ما 100000 سال نوری است. 30000 سال طول می‌کشد تا یک پیام رادیویی از زمین به مرکز آن برسد. اگر ستارگان کهکشان را با سرعت سه ستاره در یک ثانیه بشماریم، هزار سال طول می‌کشد.

قسمت نورانی راه شیری

روشن ترین بخش راه شیری در صورت فلکی قوس است. تلسکوپهای رادیویی فروسرخ ، علامتهای پرقدرتی از این منطقه آشکار می‌کنند. شاید درمرکز بیظلم کهکشان ما ، یعنی نقطه‌ای در راستای صورت فلکی قوس ، سیاهچاله بسیار بزرگی وجود داشته باشد که آزادانه ستارگان و سیاره‌ها را می‌بلعد و توده انبوهی از آنها را در کنار هم جمع می‌کند.

تغییر صورتهای فلکی

چرخش آرام کهکشان ما که در آن بخشهای مرکزی پیوسته از قسمتهای بیرونی پیشی می‌گیرند، به این معنی است که ستارگان نیز بطور مداوم در پهنه آسمان حرکت می‌کنند. در چند میلیون سال آینده ، منظره صورتهای فلکی در نتیجه این حرکت بی وقفه ستارگان تغییر حالت خواهد داد.