انتقال به آبی چیست؟ کشف اسرار حرکت اجرام فضایی در کیهان
علم نجوم پر از اصطلاحات تخصصی است که ممکن است برای افراد غیرمتخصص ناآشنا به نظر برسند. بسیاری از مردم با عباراتی مانند "سال نوری" و "پارسک" به عنوان واحدهایی برای اندازه‌گیری فواصل بسیار دور آشنا هستند. اما اصطلاحات فنی دیگری نیز وجود دارند که ممکن است برای کسانی که اطلاعات زیادی در مورد نجوم ندارند، پیچیده به نظر برسند. دو نمونه از این اصطلاحات، "انتقال به قرمز" (Redshift) و "انتقال به آبی" (Blueshift) هستند. این اصطلاحات برای توصیف حرکت یک جسم فضایی به سمت یا دور شدن از سایر اجرام در فضا به کار می‌روند.
انتقال به قرمز نشان‌دهنده این است که یک جسم فضایی در حال دور شدن از ما است. در مقابل، "انتقال به آبی" اصطلاحی است که اخترشناسان برای توصیف جسمی که در حال حرکت به سمت یک جسم دیگر یا به سمت ما است، استفاده می‌کنند. برای مثال، ممکن است بشنوید که می‌گویند: "این کهکشان نسبت به کهکشان راه شیری دچار انتقال به آبی شده است." این جمله به این معنی است که آن کهکشان در حال حرکت به سمت نقطه فضایی ما است. همچنین می‌توان از این اصطلاح برای توصیف سرعت حرکت کهکشان در هنگام نزدیک شدن به ما استفاده کرد.
هر دو پدیده انتقال به قرمز و انتقال به آبی با بررسی طیف نوری که از جسم تابش می‌شود، تعیین می‌شوند. به طور خاص، "اثر انگشت" عناصر موجود در طیف (که با استفاده از طیف‌نگار یا طیف‌سنج گرفته می‌شود)، بسته به حرکت جسم، به سمت آبی یا قرمز "منتقل" می‌شود.
اخترشناسان چگونه انتقال به آبی را تعیین می‌کنند؟
انتقال به آبی نتیجه مستقیم پدیده‌ای به نام اثر دوپلر است، هرچند پدیده‌های دیگری نیز می‌توانند منجر به انتقال به آبی نور شوند. نحوه کار به این صورت است: دوباره همان کهکشان را در نظر بگیرید. این کهکشان در حال تابش امواجی مانند نور، اشعه ایکس، فرابنفش، فروسرخ، امواج رادیویی، نور مرئی و غیره است. هنگامی که کهکشان به یک ناظر در کهکشان ما نزدیک می‌شود، به نظر می‌رسد هر فوتون (بسته نوری) که ساطع می‌کند، در زمان نزدیک‌تری نسبت به فوتون قبلی تولید شده است. این امر ناشی از اثر دوپلر و حرکت خاص کهکشان (حرکت آن در فضا) است. نتیجه این است که به نظر می‌رسد قله‌های فوتون‌ها به هم نزدیک‌تر از آنچه که واقعاً هستند، قرار دارند و این باعث می‌شود طول موج نور کوتاه‌تر (فرکانس بالاتر و در نتیجه انرژی بالاتر) به نظر برسد، همان‌طور که توسط ناظر تعیین می‌شود.
انتقال به آبی چیزی نیست که بتوان با چشم دید. این پدیده، اثری است که حرکت یک جسم بر روی نور می‌گذارد. اخترشناسان انتقال به آبی را با اندازه‌گیری تغییرات جزئی در طول موج‌های نور ساطع شده از جسم تعیین می‌کنند. آن‌ها این کار را با ابزاری انجام می‌دهند که نور را به طول موج‌های تشکیل‌دهنده آن تجزیه می‌کند. معمولاً این کار با یک "طیف‌سنج" یا ابزار دیگری به نام "طیف‌نگار" انجام می‌شود. داده‌هایی که جمع‌آوری می‌کنند، به صورت نموداری به نام "طیف" ترسیم می‌شوند. اگر اطلاعات نور به ما بگوید که جسم در حال حرکت به سمت ما است، نمودار به سمت انتهای آبی طیف الکترومغناطیسی "منتقل" می‌شود.
اندازه‌گیری انتقال به آبی ستارگان
اخترشناسان با اندازه‌گیری جابجایی‌های طیفی ستارگان در کهکشان راه شیری، می‌توانند نه تنها حرکات آن‌ها، بلکه حرکت کل کهکشان را نیز مشخص کنند. اجسامی که از ما دور می‌شوند، دچار انتقال به قرمز به نظر می‌رسند، در حالی که اجسامی که به ما نزدیک می‌شوند، انتقال به آبی را نشان می‌دهند. این موضوع در مورد کهکشانی که به سمت ما می‌آید نیز صادق است.
آیا جهان دچار انتقال به آبی است؟
وضعیت گذشته، حال و آینده جهان، موضوعی داغ در علم نجوم و به طور کلی در علم است. یکی از راه‌هایی که ما این وضعیت‌ها را مطالعه می‌کنیم، مشاهده حرکت اجرام نجومی اطرافمان است.
در ابتدا تصور می‌شد که جهان در لبه کهکشان ما، یعنی راه شیری، به پایان می‌رسد. اما در اوایل دهه 1900، ادوین هابل، ستاره شناس، دریافت که کهکشان‌هایی در خارج از کهکشان ما نیز وجود دارند (این‌ها قبلاً مشاهده شده بودند، اما ستاره شناسان فکر می‌کردند که آن‌ها فقط نوعی سحابی هستند، نه سیستم‌های کاملی از ستارگان). اکنون مشخص شده است که میلیاردها کهکشان در سراسر جهان وجود دارد.
این کشف، درک ما از جهان را به طور کامل تغییر داد و اندکی پس از آن، راه را برای توسعه نظریه جدیدی در مورد پیدایش و تکامل جهان هموار کرد: نظریه بیگ بنگ.
تعیین حرکت جهان
گام بعدی تعیین این بود که ما در کجای فرآیند تکامل کیهانی قرار داریم و در چه نوع جهانی زندگی می‌کنیم. سوال اصلی این است: آیا جهان در حال انبساط است؟ در حال انقباض؟ یا ایستا؟
برای پاسخ به این سوال، اخترشناسان جابجایی‌های طیفی کهکشان‌های نزدیک و دور را اندازه‌گیری کردند، پروژه‌ای که همچنان بخشی از علم نجوم است. اگر اندازه‌گیری‌های نور کهکشان‌ها به طور کلی دچار انتقال به آبی بود، این بدان معنا بود که جهان در حال انقباض است و ما ممکن است به سمت یک "مه‌رمبش بزرگ" (Big Crunch) پیش برویم، جایی که همه چیز در کیهان دوباره به هم برخورد می‌کند.
با این حال، مشخص شد که کهکشان‌ها به طور کلی در حال دور شدن از ما هستند و دچار انتقال به قرمز به نظر می‌رسند. این بدان معناست که جهان در حال انبساط است. نه تنها این، بلکه اکنون می‌دانیم که انبساط کیهانی در حال شتاب گرفتن است و در گذشته با سرعت متفاوتی شتاب می‌گرفته است. این تغییر در شتاب توسط نیرویی مرموز به نام انرژی تاریک ایجاد می‌شود. ما درک کمی از ماهیت انرژی تاریک داریم، فقط می‌دانیم که به نظر می‌رسد در همه جای جهان وجود دارد.
نکات کلیدی
- اصطلاح "انتقال به آبی" به جابجایی طول موج‌های نور به سمت انتهای آبی طیف، هنگامی که یک جسم در فضا به سمت ما حرکت می‌کند، اشاره دارد.
- اخترشناسان از انتقال به آبی برای درک حرکات کهکشان‌ها به سمت یکدیگر و به سمت منطقه فضایی ما استفاده می‌کنند.
- انتقال به قرمز در طیف نور کهکشان‌هایی که از ما دور می‌شوند اعمال می‌شود. به این معنی که نور آن‌ها به سمت انتهای قرمز طیف منتقل می‌شود.
- نجوم
- علم
