الخميس 28 مارس 2024 أبوظبي الإمارات
مواقيت الصلاة
أبرز الأخبار
عدد اليوم
عدد اليوم

الفلكي دافيد هلفاند: العالم في انتظار العودة القوية للكشوف الفلكية

الفلكي دافيد هلفاند: العالم في انتظار العودة القوية للكشوف الفلكية
17 مايو 2010 21:34
دافيد هلفاند، عالم أميركي في الفيزياء الفلكية وأستاذ كرسي في قسم الفلك بجامعة كولومبيا. تخصص بدراسة النجوم الميّتة التي يطلق عليها مصطلح “النابضات الراديوية” radio pulsars، وأنجز دراسات موسّعة في ميدان المسح الراديوي للفضاء بواسطة التلسكوبات الراديوية، ووضع عدة أطروحات حول تطور “النجوم النيوترونية” وبقايا النجوم الميتة “السوبرنوفا”، وركّز بعض بحوثه على الظواهر التي تحدث ضمن “نوى المجرّات النشيطة”active galactic nuclei. ويعمل الآن في مجالات علمية متنوّعة بما فيها إعداد البرامج التلفزيونية المتخصصة بعرض وتقديم وشرح أحدث الاكتشافات الفلكية. ومع هذا التنوّع الكبير في تخصصاته الفلكية، ركّزنا في حديثنا معه على قضايا متنوّعة تشمل العديد من المظاهر الغامضة التي تشاهد في الكون. وعرض هلفاند من خلال الحوار لأهم إنجازاته الفلكية في شرح وتفسير الظواهر المتطرّفة التي تحدث في النجوم الميتة والثقوب السوداء. وهو يفضّل أن يضع لهذه التراكيب الفلكية المعقدة شروحاً مبسطة لتقريب الصورة أكثر إلى القارئ العادي. كانت البداية مع “النجوم الميتة” التي تعدّ محور اهتمام هلفاند، والتي يقول إن لها اسما آخر هو “النابضات الراديوية”، لأنها تتميّز بالنبضات اللاسلكية بالغة الانتظام التي تصدر عنها دون انقطاع ويمكن متابعتها من التلسكوبات الراديوية الأرضية. وتنشأ هذه النبضات من المجالات المغناطيسية القوية المحيطة بسطوح النجوم النيوترونية الدوارة، والتي تبلغ كثافتها الحدّ الذي يجعل السنتيمتر المكعب الواحد منها يزن أكثر من مليار طن. ويدور “النجم النيوتروني” حول نفسه بسرعة عالية، ويرسل أثناء ذلك إشارات شبيهة بمصابيح فنار إرشاد السفن. وتنطلق هذه الإشارات في الفضاء الرحيب المنتشر بين النجوم. ويمكننا أن نرى ومضات من الموجات الراديوية في كل مرة يتجه فيها الفنار نحونا. وكانت “الثقوب السوداء” black holes من القضايا المهمة التي ركز عليها هلفاند دراساته عندما اتجه للعمل في علم فلك الأشعة السينية. وتقع الثقوب السوداء الكبيرة في مراكز المجرات. وكان يستخدم في دراساته هذه نظام “مجموعة التلسكوبات الراديوية الضخمة” The Very Large Array المقامة في ولاية نيو ميكسيكو لإجراء مسح دقيق للغاية لرصد موجات الراديو السماوية. ويقول هلفاند: وبينما تبدو لنا النجوم في السماء هي نفسها كل ليلة، إلا أن لها دورة حياة كاملة. فهي تولد وتنمو ثم تموت؛ ويمكن فهمها بشكل أفضل من خلال تشبيهها بدورة حياة الإنسان. وخلال فترة حياتها، تشع النجوم ضوءها بتفاعل اندماج الهيدروجين الموجود في مركزها والذي يتحول إلى عنصر الهليوم وبعض العناصر الأخرى الأثقل؛ وعندما ينفد وقودها تموت. أما بالنسبة للنجوم الأصغر مثل الشمس، فإنها تموت بهدوء حيث تتضخم طبقاتها الخارجية لتخلّف وراءها نجماً كثيفاً صغيراً يساوي في حجمه حجم الأرض تقريباً. ومن ثم يبرد النجم القزم رويداً رويداً بسبب توقف تفاعل الاندماج النووي في مركزه. وأما النجوم الضخمة أو الأكبر من الشمس أو التي تفوقها حجماً بأكثر من ثماني مرات، فإنها تموت وفق ظواهر أكثر صخباً ولفتاً للانتباه تكون مصحوبة بانفجار نجمي هائل لتتحول إلى ما يطلق عليه المستعرة العظمى supernova. وتنتثر بقايا النجوم الميتة في الفضاء الكوني، وقد تكون يوماً ما جزءاً من النجوم التي تلد حديثاً. وتنتج النجوم الميتة أيضاً العناصر الكيميائية التي تتكون منها الكواكب الأخرى. ويمكننا أن نستنتج من ذلك أنه لولا موت النجوم، لاقتصر تركيب الكون على عنصري الهيدروجين والهليوم فقط. كما تجدر الإشارة إلى أن بقايا “المستعمرات العظمى” تعدّ المصدر الرئيسي للأشعة الكونية التي تعتبر عاملاً أساسياً في تطور الحياة على الأرض. موقف من “نظرية كل شيء” ولما كان علم الفيزياء الفلكية يرتبط ارتباطاً وثيقاً ببقية فروع علم الفيزياء، فلقد سألنا هلفاند عن موقفه من “نظرية كل شيء” the theory of every thing التي تحاول أن تجمع كافة النظريات الفيزيائية في نظرية واحدة يمكنها أن تفسّر كافة الظواهر الطبيعية والكونية من دون استثناء. فأشار إلى أنه لم يعمل في هذا المجال على الإطلاق، ولكنّه يعتقد أن “نظرية كل شيء” أمر مبالغ فيه بعض الشيء، ولم يسجّل العلماء نجاحات لافتة في وضع عناصرها وبراهينها. ولا يمكن لأحد أن ينكر أن التطابق والتشابه بين القوانين التي تحكم الجسيمات دون الذرية وتلك التي تحكم الكون بمفهومه الواسع، يمكن أن يمثل جزءاً رئيسياً من هذا البحث. اكتشافات جديدة وحول ما قدمه هلفاند من خلال برنامجه على قناة “ديسكفري” والذي تناول فيه أحدث الاكتشافات في الفلك، قال: توصلنا في العقد الماضي إلى عدد من الاكتشافات المذهلة وربما يكون من أهمها أن الكون يتمدد بتسارع مستمر بعد أن كنا نظن أنه ينكمش؛ وأثبتنا أن المجموعات الشمسية الكونية (مجموعة الكواكب التي تدور حول الشموس) منتشرة في مجرتنا “درب التبانة”، وسجلنا بالفعل أكثر من 450 اكتشافاً في العقد الماضي وحده لعدد من كواكب النجوم البعيدة. وأشار هلفاند أيضاً إلى البرنامج الجديد الذي يعدّه على قناة “ناشونال جيوجرافيك” تحت عنوان “الكون من حولنا”، فقال إنه يتعرّض للعديد من الظواهر الطبيعية على الأرض مثل العواصف والزلازل والتيارات المحيطية ثم يربطها بظواهر أكثر إثارة تحدث في الكون. وعلى سبيل المثال، توجد عواصف على الشمس والنجوم الأخرى، كما توجد براكين على قمر المشتري “آيو”، بالإضافة إلى وجود محيط عميق تحت الثلج الموجود على قمر المشتري “يوروبا”. وكل هذه الظواهر تتشابه من حيث المفهوم العام بالرغم من اختلاف التفاصيل. ومن بين الاكتشافات المفيدة في الحقبة العلمية الراهنة هي أن المواد والقوى والطاقات المنتشرة على الأرض، تتشابه مع تلك الموجودة في الكون، وهذا التشابه بحدّ ذاته يجعل فهمنا للظواهر الطبيعية أكثر سهولة. الحضارات الكونية وحول الجدل الدائر بشأن وجود حضارات أخرى في الكون غير الحضارة التي تسود الأرض، يعتقد هلفاند أن بإمكانه اكتشاف كائنات أخرى في الكون، وإن كان من غير المؤكد أن تكون تلك المخلوقات قد ارتقت بذكائها إلى الحد الذي يتيح لها القدرة على التواصل مع الحضارات البعيدة عنها عبر الفضاء الفسيح المنتشر بين النجوم. إلا أن من المحتمل جداً وجود هذه الحياة طالما أن هناك أكثر من 100 مليار نجم في كل واحدة من المجرات التي يبلغ عدد المرئي منها 100 مليار مجرة. وبالرغم من أن هلفاند لا يشارك في البحوث الفلكية التي تحاول العثور على أدلة وإثباتات تؤكد وجود هذه المخلوقات، إلا أنه عمد إلى التعمّق بدراسة بيانات كان قد جمعها من قبل لمعرفة ما إذا كان للإشارات التي اكتشفها خلال عمله ذات أصل صناعي أم أنها آتية بالفعل من حضارات كونية بعيدة. وتلعب التلسكوبات الراديوية دوراً بارزاً في هذه الاكتشافات، فهي الوسيلة الوحيدة لالتقاط الموجات اللاسلكية التي يمكن أن تصدر عن حضارة كونية بعيدة. ولهذا السبب، تهتم الوكالات ومراكز البحوث المهتمة بتطويرها. وسوف ينتهي هذا العام بناء نظام تلسكوبات ضخمة في نيو ميكسيكو ينتظر أن يكون الأكثر حساسية على الإطلاق. وتم بناء البنية الأساسية لهذا المرفق في السبعينيات من القرن العشرين. وقامت مجموعات عاملة في كل من هولندا وأستراليا وجنوب أفريقيا والولايات المتحدة بتطوير تقنيات تسمح بتأسيس نظام من الصحون اللاقطة للأمواج الراديوية تنتشر على مساحة كيلومتر مربع. ويرى هلفاند أن هذه التلسكوبات التي يمكن الاستفادة منها بعد عقد أو عقدين ستحقق قفزة هائلة نحو إمكانية رسم خرائط لموجات الراديو السماوية. الأحداث الفضائية اعتاد الناس أن يكثروا من التساؤل: إلى أي مدى يمكن للأحداث والظواهر الفضائية أن تؤثر على كوكبنا وحياتنا أو أن تعرضنا للخطر؟ يقول هلفاند إنه في وسع العواصف الشمسية أن تعطل الأقمار الصناعية التي نستخدمها في التنبؤ بالطقس والاتصالات والعديد من الأمور الأخرى، بالإضافة إلى تشكيل دوائر قصيرة في شبكات الكهرباء على الأرض. وكثيراً ما تصطدم الشهب والمذنبات بالأرض أحياناً، وتحدث الأجرام الكبيرة منها دماراً كبيراً مثل الاصطدام الذي حدث منذ 64.5 مليون عام وأدى إلى انقراض الديناصورات. ويتحدث هلفاند عن “زخات الشهب” meteor shower التي تحدث عندما تدور الأرض حول الشمس وتمر داخل “حزام الكويكبات” asteroid belt الذي يُعزى في العادة إلى المذنبات. ويتضمن هذا الحزام جسيمات على شكل أحجار تحترق عندما تدخل غلافنا الجو مما يؤدي إلى تشكل الشهب. كما تخترق غلافنا الجوي في بعض الأحيان أجسام أكبر تكون بحجم الجلاميد التي قد تضرب الأرض لتشكل خطراً عليها. وتستمر في العادة زخات الشهب بضعة أيام (حسب عرض مدار الحزام)، إلا أن من الممكن التنبؤ بحدوثها حيث تكون أكثر بريقاً في شهري أغسطس ونوفمبر. و”الشهاب” هو جسم مادي يسقط في غلافنا الجوي ويحترق بفعل الاحتكاك بالهواء فتصل درجة حرارته إلى آلاف الدرجات؛ ولهذا فإنه يسطع بضوء يجعل من السهل رؤيته من الأرض بالعين المجردة. أما “الرجم” meteorits فهو يتألف من بقايا قليلة الكثافة لأحد الأجرام يصل بالفعل إلى الأرض دون أن يحترق بالكامل في الجو. و”النيازك” هي جسيمات يتراوح حجمها بين حبة رمل وحجم جلمود صخر ضخم، وهي تدور حول الشمس. وتصبح تلك الأجسام مرئية لنا عندما تخترق الغلاف الجوي للأرض وتحترق فيه لتتحول إلى شهب. وتكون أغلبية الشهب مرئية عندما تصل إلى ارتفاع يتراوح بين 50 و100 كيلومتر، وتكون الكبيرة منها مرئية طوال رحلتها نحو الأرض. وتسمى الأجسام التي يزيد قطرها عن 100 متر بالكويكبات asteroids، وبالفعل هناك العديد منها في النظام الشمسي. وتنطلق جميعها بسرعة تتحدد بحسب أبعاد مداراتها حول الشمس، وتتحرك الأجسام التي تقترب من الأرض بسرعة 30 كيلومتراً في الثانية وهي تقترب من سرعة دوران الأرض حول الشمس. ويمكن لأي إنسان يمعن النظر في منطقة مظلمة من السماء في إحدى الليالي العادية، وعندما لا توجد زخات الشهب، أن يرى بعض الشهب كل ساعة، أما في حالة الزخة الشهابية فقد يتراوح عدد ما يمكن أن يراه بين بضع عشرات إلى بضع مئات الشهب في الساعة. “أبوللو” ليس نهاية المطاف ونسأل هلفاند” هل تعتقد أن نهاية برنامج “أبوللو” تعني نهاية عصر الكشوف الفلكية؟، فيقول إن هذا غير صحيح أبداً لأن كافة الاكتشافات العلمية لبرنامج “أبوللو” تعدّ ضئيلة عند مقارنتها بتلك التي تم التوصل إليها باستخدام تلسكوب هابل الفضائي. ولقد استعانت الرحلات الفضائية نحو العديد من الكواكب، بالروبوتات لتنفيذ بعض المهمات المعقدة بما في ذلك التجول حول كوكب المريخ، وسفن الفضاء التي هبطت على قمر كوكب زحل “تيتان”، وغيرها العديد من السفن العلمية الأخرى لدراسة الأرض والكون (ناهيك عن العديد من التلسكوبات الأرضية الرائعة). وتعد السفن الفضائية الآلية الاستكشافية وسيلة زهيدة الثمن عند مقارنتها بمهمات إرسال الروّاد أنفسهم إلى الفضاء والتي تكلف الكثير. الثقوب السوداء والبيضاء ونصل في حديثنا مع هلفاند إلى الحديث عن لغز الثقوب السوداء black hole فيقول بشأنها إن منطقة من الفضاء الزمكاني (الزماني- المكاني) الذي توقف عن الاتصال بباقي الكون نتيجة للتركيز الشديد للمادة فيه؛ وقد ينتج ذلك عن انهيار مركز نجم هائل في نهاية حياته، أو من خلال عدد من العمليات الهائلة التي ينتج عنها تكون ثقوب سوداء فائقة الكتلة (تصل كتلتها إلى مليار ضعف كتلة الشمس) في مراكز المجرة. و”حجم” الثقب الأسود صغير جداً بالرغم من كتلته الهائلة وبما يجعل كثافته كافية لمنع الضوء من الإفلات منه. ويكون نصف القطر النموذجي للثقب الأسود نحو 15 متراً فقط. ولكن.. ما الذي سيحدث لإنسان لو قُدّر له أن يسقط في ثقب أسود؟. يجيب هلفاند بالقول: في حال وقوعك في الثقب الأسود، ستتمزق إلى أشلاء نتيجة لقوى الجذب الهائلة التي ستتعرض لها؛ وفي حال انهيار الشمس وتحولها إلى أحد الثقوب السوداء (وهو ما لن يحدث أبداً)، فلن يتغير شيء فيما يتعلق بمسارها حول الشمس، وبناء على ذلك سيظل العام كما هو تماماً، ولكن ستكون المشكلة الوحيدة هي عدم قدرة الضوء على الانفلات من الشمس إلى الأرض مما سيتركنا نتجمد في الظلام. إن الضوء لن يتمكن من الهروب من أفق الحدث الخاص بالثقب الأسود لأن قوى الجاذبية تكون قوية جدًا. ويمكن التعبير عن ذلك وفقاً لمفاهيم النسبية العامة بالقول إن الفضاء الزمكاني سوق يكون شديد الانحناء. ويرى هلفاند أن هناك دليلاً قوياً على وجود كل من نوعي الثقوب السوداء؛ وهناك عملى على وجود أحد هذه الثقوب في مركز مجرتنا يكبر حجمه حجم الشمس بنحو 3.6 مليون مرة. وهو يعتقد كانت الثقوب البيضاء والثقوب الدودية مجرد أفكار نظرية منذ عقود خلت؛ ويؤكد فهمنا الحالي على عدم وجود أيٍ من الاثنين، ولا يوجد دليل على وجود أي منها من خلال ملاحظاتنا. “علم التنجيم” و”علم الفلك” ونسأل هلفاند عن الفرق الكبير بين “علم التنجيم” و”علم الفلك”، وحول موقفه من أولئك الذين يدعون القدرة على قراءة الطالع من خلال الأفلاك، فيشير إلى أن “علم الفلك” Astronomy هو دراسة الكون باستخدام التقنيات العلمية الحديثة؛ بينما يعد”علم التنجيم” Astrology إحدى الممارسات القديمة التي تحاول التنبؤ بالمستقبل من خلال قراءة أنماط النجوم والكواكب؛ وهو ما يندرج في إطار الهراء والسخافة؛ وهذا ما أثبتته العديد من التجارب العملية، إلا أنه لا يزال واسع الانتشار نظرًا لحب الناس وتعلقهم بالخرافات والأوهام أكثر من الحقائق. «الكون المعجز» تشاهدون برنامج “الكون المعجز” لدافيد هلفاند، على قناة “ناشيونال جيوجرافيك أبوظبي” يوم السبت 22 مايو الساعة التاسعة مساءً بتوقيت الإمارات، الساعة الثامنة مساءً بتوقيت السعودية. الفلسفة نستوضح من هلفاند عن فلسفته الخاصة في العمل في مجال الكشوف الفلكية، فيقول إن العلوم وسيلة فعالة لفهم العالم. وهي لا تثبت “صحة” الأشياء مثلما يفعل المرء باستخدام نظام الرياضيات الذي وضعه الإنسان،، ولكنها تسمح لنا ببناء نماذج شديدة الدقة لها قدرة عالية على التنبؤ بالعالم المادي، سواء على الأرض أو في الأطراف المترامية للكون؛ فالعلم يتقدم من خلال إثبات خطأ النماذج التي يقوم عليها، ففي حال وجود ملاحظة أو تجربة لا تتفق مع تنبؤات النموذج الخاص الذي وضعناه، فإن من واجبنا العمل على تحسينه بحيث يؤدي إلى تنبؤات صحيحة في المستقبل. ولقد استمر العمل بهذه الطريقة التدريجية في شكلها المعاصر لمدة 400 سنة فقط، وهي التي تمخضت عن زيادة رائعة في إدراكنا للطبيعة. الوجبة المفضلة نخرج عن إطار الحديث عن علم الفلك تماماً لنسأل هلفاند عن المؤكولات التي يفضلها وعما إذا كان يعتبر نفسه طاهياً ماهراً مثلما هو فلكي ماهر، فيقول إن إحدى أفضل المهارات الخاصة والأنشطة التي يقوم بممارستها هي الطهي؛ وأفضل الوجبات إليه هي تلك التي تناولها قبل الإجابة عن أسئلتنا وكانت تتكون من سمك التايلفيش مع زيت الكمأة وشرائح الجزر الأبيض والكرات والجزر في كريمة جوز الطيب والسبانخ. مصطلحات مبسّطة يجد الكثير من الناس صعوبة في فهم مدلولات أهم الثوابت الفلكية مثل “السنة الضوئية” و”الوحدة الفلكية”؛ وفي معرض تبسيط هلفاند لمفهوم هذه الثوابت يشير إلى أن “الوحدة الفلكية” astronomical unit هي ببساطة متوسط المسافة بين الأرض والشمس، وهي وحدة قياس للمسافة مثل المتر والكيلو متر؛ وهي تعادل ما يقرب من 150 مليون كيلومتر. أما “السنة الضوئية” light year فهي وسيلة أخرى لقياس المسافة؛ وتساوي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة من سنين الأرض، والتي تبلغ حوالي 9.5 تريليون كيلومتر (وهي مسافة هائلة بسبب سرعة الضوء الفائقة والتي تبلغ 300000 كيلو متر في الثانية)، ويبعد أقرب نجم إلى الأرض بحوالي أربع سنوات ضوئية ونصف السنة.
المصدر: أبوظبي
جميع الحقوق محفوظة لمركز الاتحاد للأخبار 2024©