الفلك

كيف تحسب كتلة المجرة؟

كيف تحسب كتلة المجرة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كيف تحسب كتلة المجرة؟ لدي قطرها الزاوي الظاهر وبعدها. آه2 تبلغ سرعة السحابة على قرص المجرة 410 كم / ثانية. كيف تحسب كتلة المجرة؟


يحسب علماء الفلك كتلة مجرة ​​درب التبانة بأكملها

ما مدى ثقل مجرة ​​درب التبانة؟ قد يبدو من المستحيل فهمه من كوكبنا الصغير الصغير ، لكن علماء الفلك لديهم طرقهم الخاصة. استخدم فريق الآن بيانات من هابل والقمر الصناعي Gaia لإجراء القياس الأكثر دقة حتى الآن لكتلة المجرة من خلال دراسة حركات مجموعات النجوم التي تدور حول درب التبانة.

تعطي التقديرات السابقة لكتلة المجرة مجموعة واسعة من الاحتمالات. يُعتقد أن مجرة ​​درب التبانة تقلب الموازين في أي مكان بين 500 مليار كتلة شمسية - حيث ، كما تعتقد على الأرجح ، تساوي كتلة شمسية واحدة كتلة الشمس - حتى 3 تريليون كتلة شمسية.

الرقم الجديد يقع في منتصف هذا النطاق - حوالي 1.5 تريليون كتلة شمسية. في المخطط الكبير للأشياء ، هذا يجعل مجرة ​​درب التبانة نوعًا ما مجرة ​​ذات كتلة متوسطة عليا. الأخف وزنا نحيف مثل مليار كتلة شمسية ، في حين أن الأثقل يمكن أن يصل إلى 30 تريليون كتلة.

ومن المثير للاهتمام أن الغالبية العظمى من كتلة درب التبانة غير مرئية. تمثل مئات المليارات من النجوم في المجرة نسبة قليلة فقط ، وحتى الثقب الأسود الهائل في المركز هو مجرد قطرة في محيط عند 4 ملايين كتلة شمسية.

ما تبقى منه مقيد في المادة المظلمة الغامضة. على الرغم من أنها أكثر أنواع المادة وفرة في الكون ، إلا أنها غير مرئية بشكل فعال لأنها لا تتفاعل مع الضوء وبالكاد تتفاعل مع المادة العادية. إذن كيف نعرف أنه موجود أصلاً؟ من خلال تأثير الجاذبية على الأشياء نحن تستطيع يرى.

وهذه هي الطريقة التي تمكن بها علماء الفلك من قياس كتلة درب التبانة. كلما كانت المجرة أثقل ، زادت سرعة دوران الأجسام حولها ، لذلك يمكن للعلماء تتبع سرعة هذه الأجسام والعمل إلى الوراء لحساب الكتلة. في هذه الحالة ، الأشياء المعنية هي مجموعات كروية - مجموعات قديمة من النجوم التي تدور حول درب التبانة.

استخدم الفريق بيانات من Hubble و Gaia لقياس مدى سرعة تحرك العشرات من هذه المجموعات عبر السماء. يتمتع المقرابان الفضائيان بمزايا مختلفة توازن بعضهما البعض بشكل جيد: يمكن أن ينظر هابل فقط إلى منطقة صغيرة نسبيًا في وقت واحد ، ولكن يمكنه الرؤية بعيدًا. في هذه الأثناء ، تم تصميم Gaia لمسح مساحة أكبر بكثير من السماء ولكنها تفعل ذلك بشكل أكثر سطحية.

قام الباحثون بفحص قياسات Gaia لـ 34 عنقودًا كرويًا على بعد 65000 سنة ضوئية ، جنبًا إلى جنب مع بيانات هابل على 12 مجموعة تصل إلى 130.000 سنة ضوئية. من خلال دمج هذه النقاط في نقاط الربط ، تمكن الفريق من تقدير توزيع كتلة مجرة ​​درب التبانة ، الممتدة إلى ما يقرب من مليون سنة ضوئية من الأرض.

في حين أنه قد يبدو حقيقة غير مجدية أن نعرف أن مجرة ​​درب التبانة تزن حوالي 1.5 تريليون شمس ، إلا أن الكثير من القياسات المهمة تعتمد عليها - القياسات التي تحسن فهمنا لمجرتنا وغيرها ، وكذلك للكون ككل.

يقول رويلاند فان دير ماريل ، مؤلف الدراسة: "نريد أن نعرف كتلة درب التبانة بشكل أكثر دقة حتى نتمكن من وضعها في سياق كوني ومقارنتها بمحاكاة المجرات في الكون المتطور". "إن عدم معرفة الكتلة الدقيقة لمجرة درب التبانة يمثل مشكلة لكثير من الأسئلة الكونية."


كيف تحسب كتلة الثقب الأسود في مركز المجرة؟

لقد لاحظت أنه تم استخدام مصفوفة أتاكاما المليمترية الكبيرة (ALMA) في تشيلي لاكتشاف كتلة الثقب الأسود الهائل في إحدى المجرات ، وأريد أن أعرف كيف فعلت ذلك ، أو ما الذي تحتاجه لحساب هذا الجانب.

أيضًا ، إذا كانت هناك طريقة شائعة أو قياسية يجب وضعها في الاعتبار في حالات مختلفة.

يمكنني & # x27t إجراء الرياضيات نيابة عنك ولكن يمكنني إخبارك عن الرياضيات. عند النظر إلى الثقب الأسود ، فإن غالبية الضوضاء في الصورة ستكون أشعة سينية من قرص التراكم حول الثقب الأسود. يمكنك استخدام شيء يسمى حد Eddington (علاقة بين كثافة الأشعة السينية من قرص التراكم وكتلة BH) لتجد طريقك إلى الحد الأدنى لكتلة الثقب الأسود & # x27s.

& # x27m أنا أبحث تحت إشراف أستاذ خاص بي لإيجاد طريقة أسهل للقيام بذلك! نحن نجد مقياسًا لكل مجرة ​​حلزونية ، زاوية ميل الذراع الحلزونية (تصف أساسًا ضيق الأذرع) ، ونربطها بحجم الثقوب السوداء في مركز المجرة. نأمل أن تصبح العلاقة واضحة ، وبدلاً من تحليل الأشعة السينية من قرص التراكم ، يمكننا ببساطة النظر إلى مدى ضيق الأذرع الحلزونية والحصول على تقدير تقريبي لمدى حجم BH! أسهل بكثير.

لذا فإن كل هذه التقنيات مبنية على ميكانيكا نيوتن حيث نساوي قوة الجاذبية المركزية التي يتعرض لها جسم دوار إلى قوة الجاذبية بين الجسم والكتلة المركزية.

حيث R هي المسافة بين الثقب الأسود والجسم. m هي كتلة الجسم و M هي كتلة الثقب الأسود و v هي سرعة الجسم. تبسيط نحصل عليه

نحتاج الآن إلى كميتين يمكن ملاحظتهما السرعة & # x27v & # x27 والمسافة & # x27R & # x27

لذلك يتم الحصول على سرعة الجسم من خلال طيف الجسم (& amp ؛ هذا سيكون له إما خطوط انبعاث أو امتصاص). إذا كان الاتجاه صحيحًا ، فهذا يعني أن الكائن إما يقترب منا أو بعيدًا عنا. لذلك إذا كان قادمًا نحونا ، فسيتم إزاحته باللون الأزرق وإذا كان يبتعد عنا ، فسيتم إزاحته باللون الأحمر. لذلك من خلال قياس مقدار الانزياح في خطوط الانبعاث أو الامتصاص يمكننا حساب السرعة.

الآن نحن بحاجة إلى حساب المسافة R. هذا صعب ، لذلك إذا تمكنا من حل الجسم الذي يتحرك حول الثقب الأسود مثل النجوم وسحابة الغاز والغبار وما إلى ذلك كما نفعل في المجرات القريبة ، فيمكننا الحصول على تقدير للمسافة. وبتوصيلها نحصل على كتلة للثقب الأسود المركزي.

هذه عملية رصد مكثفة للغاية وفي وقت ما لا نتمكن من تحديد المسافة بين الجسم والثقب الأسود المركزي

لذلك في عام 2000 تم اكتشاف علاقة تسمى M-sigma من قبل مجموعتين من العلماء ، والتي أظهرت أن السرعات النجمية للنجوم التي كانت في انتفاخ المجرات كانت مرتبطة بالثقب الأسود المركزي. الآن إذا تمكنا من الحصول على السرعات النجمية ، فيمكننا وضعها على M-Sigma والحصول على كتلة الثقب الأسود.

هنا علاقة M-Sigma.

هناك تقنية أخرى تسمى Reverberation Mapping لن أخوض فيها في التفاصيل وتستخدم لحساب كتلة الثقب الأسود في النجوم الزائفة. تستغل هذه التقنية التباين في لمعان الكوازار والوقت الذي يستغرقه الاختلاف للانتقال من السلسلة المتصلة التي تنشأ في قرص التراكم إلى خطوط الانبعاث البعيدة جدًا عن الثقب الأسود للحصول على R.


علماء الفلك يحسبون كتلة مجرة ​​درب التبانة لأول مرة

قال علماء الفلك يوم الخميس إنهم قاموا بحساب كتلة درب التبانة بدقة لأول مرة باستخدام مجموعات بيانات جديدة تتضمن وزن المادة المظلمة.

في تعاون بين وكالة ناسا ومركبة جايا للمراقبة التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، قدر فريق من الخبراء أن مجرتنا تبلغ حوالي 1.5 تريليون كتلة شمسية.

تشير التقديرات السابقة إلى أن كتلة درب التبانة تتراوح بين 500 مليار و 3 تريليون ضعف كتلة الشمس.

نشأ عدم اليقين بشكل أساسي من اختلاف الأساليب المستخدمة لقياس المادة المظلمة - التي لا تمتص أو تعكس أي ضوء ويعتقد أنها تشكل ما يقرب من 90 في المائة من المادة في الكون.

قالت لورا واتكينز من المرصد الأوروبي الجنوبي ومقره ألمانيا: "لا يمكننا اكتشاف المادة المظلمة مباشرة". "هذا ما يؤدي إلى حالة عدم اليقين الحالية في كتلة درب التبانة - لا يمكنك قياس ما لا يمكنك رؤيته بدقة."

للتغلب على هذا ، قام الفريق بقياس سرعة العناقيد الكروية - مجموعات كثيفة من النجوم التي تدور حول المجرة على مسافات هائلة.

وقال إن. وين إيفانز من معهد علم الفلك بجامعة كامبريدج: "كلما زادت كتلة المجرة ، زادت سرعة تحرك مجموعاتها تحت تأثير جاذبيتها".

"وجدت معظم القياسات السابقة السرعة التي يقترب بها العنقود من الأرض أو ينحسر منها ، وهي السرعة على طول خط بصرنا."

بدلاً من ذلك ، تمكن الباحثون من استخدام البيانات التي تم جمعها بواسطة مسبار جايا وتلسكوب هابل التابع لناسا لقياس الحركة الجانبية للعناقيد.

من هذا يمكنهم حساب سرعتهم الإجمالية ومن تلك الكتلة.

درب التبانة ، المجرة التي تحتوي على النظام الشمسي للأرض ، هي موطن لما يصل إلى 400 مليار نجم وما يقدر بنحو 100 مليار كوكب.

للحصول على أحدث الأخبار والمراجعات التقنية ، تابع Gadgets 360 على Twitter و Facebook و Google News. للحصول على أحدث مقاطع الفيديو حول الأدوات والتكنولوجيا ، اشترك في قناتنا على YouTube.


كيف تحسب كتلة المجرة؟ - الفلك

مرحبًا ، أنا عالم أحياء أقوم بتدريس علوم الأرض ، ولم يكن لدي سوى دورتين في علم الفلك في الكلية. على أي حال ، سألني أحد الطلاب ، "كيف نعرف كتلة الأرض وكتلة القمر؟" هل يمكن أن تزودوني بشرح معقول لطالب في الثانوية؟ شكرًا لك ، سأذكر موقع الويب الخاص بك كمصدر لمزيد من الأسئلة.

الأرض هي المشكلة الأسهل للاثنين. تذكر أنه من قانون الجاذبية لنيوتن ،

حيث Fجراف هي قوة الجاذبية ، و G هو ثابت الجاذبية العام ، و M و m هي كتل الجسمين اللذين يجذبان بعضهما البعض ، و R هي المسافة بين مركزي كتلتهما.

الآن من قانون نيوتن الثاني ،

حيث ا هي التسارع ، و هي القوة ، و م هي كتلة الجسم المتسارع.

بما أننا نعرف G ، كل ما علينا فعله هو إسقاط جسم ما وقياس تسارعه a. ثم نعرف F / m ، وهو نفس Fجراف/ م لأن جسمنا يتحرك تحت تأثير الجاذبية وحدها.

R ، نصف قطر الأرض (مركز كتلة الكرة ، مثل الأرض ، هو مجرد مركزها الهندسي ، لذا فإن R هي أيضًا المسافة بين مركز كتلة الأجسام) معروفة بشكل معقول منذ إراتوستينس القيرواني أجرى تجاربه مع ضوء الشمس الذي يسقط في البئر في Syene ولكن ليس في الإسكندرية في الانقلاب الصيفي. (أشعة الشمس متوازية ، لذلك إذا كنت تعرف المسافة بين أسوان والإسكندرية ، وكذلك الزاوية التي تسقط بها أشعة الشمس في الإسكندرية في نفس التاريخ ، يمكنك معرفة الزاوية بينهما ومن ثم نصف قطر الأرض . اسمحوا لي أن أعرف ما إذا كنت بحاجة إلى مزيد من التوضيح لهذا ويمكنني الخوض في مزيد من التفاصيل - ولكن حاول رسم صورة بدائرة والأشعة المتوازية ومعرفة ما إذا كان يمكنك معرفة الهندسة.)

هناك طريقة أخرى لقياس R وهي التحرك من الشمال إلى الجنوب والحصول على خطوط العرض الخاصة بك عن طريق قياس ارتفاع نجم الشمال فوق الأفق. إذا كنت تعرف المسافة التي قطعتها بالأميال عبر سطح الأرض ، فأنت تعرف العلاقة بين المسافة الزاوية والمسافة الخطية ، وسيمنحك قسمة الأميال على الزاوية (تقاس بالراديان) نصف قطر الأرض بالأميال.

بمجرد أن تعرف Fجراف/ m و G و R ، يمكنك إعادة ترتيب المعادلة (1):

حيث M هي كتلة الأرض ، وعوض بالأرقام.

إذا لم تكن تعرف G مسبقًا ، فستحتاج إلى تحديده بشكل تجريبي. إن أبسط طريقة للقيام بذلك هي من خلال تجربة Cavendish ، حيث يتم استخدام ميزان الالتواء لقياس التجاذب بين أزواج أوزان الرصاص. إنه يعمل بالفعل أيضًا!

القمر مشكلة أصعب بكثير. تكمن المشكلة في أنه نظرًا لأنه في كل من المعادلتين (1) و (2) م يظهران في نفس العلاقة مع F ، فلا يمكن استخدام هاتين المعادلتين فقط لحل m (الجسم يتم تسريعه. جربه! لا تعتمد على كتلة الجسم المتسارع.). يمكنك تقديره بشكل تقريبي بافتراض أن كثافة القمر تعادل كثافة الأرض ثم تقليص كتلة الأرض إلى حجم القمر:

لكن هذا سيمنحك كتلة عالية جدًا ، حيث اتضح أن القمر أقل كثافة من الأرض! بمجرد أن أرسلنا مركبة فضائية لتدور حول القمر ، يمكننا قياس قوة جاذبية القمر عليها والحصول على قياس دقيق حقًا لكتلة القمر بالطريقة التي قسنا بها كتلة الأرض بالضبط.

أعتقد أن الكتلة الحقيقية للقمر كانت معروفة قبل ذلك الحين بسبب القياسات الفلكية الدقيقة (الأرض والقمر يدوران حقًا حول مركز كتلة النظام المشترك ، الموجود داخل الأرض ولكن ليس في مركزها ، ومدى البعد يعتمد على كتلة القمر) ولكن هذا سيكون خارج نطاق تفسير المدرسة الثانوية.

تم آخر تحديث لهذه الصفحة في 18 يوليو 2015.

عن المؤلف

ديف كورنريتش

كان ديف مؤسس Ask an Astronomer. حصل على درجة الدكتوراه من جامعة كورنيل عام 2001 وهو الآن أستاذ مساعد في قسم الفيزياء والعلوم الفيزيائية بجامعة ولاية هومبولت في كاليفورنيا. هناك يدير نسخته الخاصة من اسأل الفلكي. كما أنه يساعدنا في حل مسألة الكوسمولوجيا الغريبة.


يحسب العلماء كتلة مجرة ​​درب التبانة ، ويستخدمون وزن المادة المظلمة

في وقت سابق ، قدرت كتلة درب التبانة ما بين 500 مليار و 3 تريليون ضعف كتلة الشمس

قال علماء الفلك يوم الخميس إنهم قاموا بحساب كتلة درب التبانة بدقة لأول مرة باستخدام مجموعات بيانات جديدة تتضمن وزن المادة المظلمة.

في تعاون بين وكالة ناسا ومركبة جايا للمراقبة التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، قدر فريق من الخبراء أن مجرتنا تبلغ حوالي 1.5 تريليون كتلة شمسية.

تشير التقديرات السابقة إلى أن كتلة درب التبانة تتراوح بين 500 مليار و 3 تريليون ضعف كتلة الشمس.

نشأ عدم اليقين بشكل أساسي من اختلاف الأساليب المستخدمة لقياس المادة المظلمة - التي لا تمتص أو تعكس أي ضوء ويعتقد أنها تشكل ما يقرب من 90 في المائة من المادة في الكون.

قالت لورا واتكينز من المرصد الأوروبي الجنوبي ومقره ألمانيا: "لا يمكننا اكتشاف المادة المظلمة مباشرة". "هذا ما يؤدي إلى حالة عدم اليقين الحالية في كتلة درب التبانة - لا يمكنك قياس ما لا يمكنك رؤيته بدقة."

للتغلب على هذا ، قام الفريق بقياس سرعة العناقيد الكروية - مجموعات كثيفة من النجوم التي تدور حول المجرة على مسافات هائلة.

وقال إن. وين إيفانز من معهد علم الفلك بجامعة كامبريدج: "كلما زادت كتلة المجرة ، زادت سرعة تحرك مجموعاتها تحت تأثير جاذبيتها".

"وجدت معظم القياسات السابقة السرعة التي يقترب بها العنقود من الأرض أو ينحسر منها ، وهي السرعة على طول خط بصرنا."

بدلاً من ذلك ، تمكن الباحثون من استخدام البيانات التي تم جمعها بواسطة مسبار جايا وتلسكوب هابل التابع لناسا لقياس الحركة الجانبية للعناقيد.

من هذا يمكنهم حساب سرعتهم الإجمالية ومن تلك الكتلة.

درب التبانة ، المجرة التي تحتوي على النظام الشمسي للأرض ، هي موطن لما يصل إلى 400 مليار نجم وما يقدر بنحو 100 مليار كوكب.

(باستثناء العنوان الرئيسي ، لم يتم تحرير هذه القصة بواسطة طاقم NDTV وتم نشرها من موجز مشترك.)


تفو! ثابت الكون ثابت

من خلال النظر إلى جزيئات الكحول في مجرة ​​بعيدة ، قرر علماء الفلك أن ثابتًا أساسيًا في الطبيعة لم يتغير على الإطلاق على مدار عمر الكون.

تُظهر الملاحظات أن الثابت - نسبة كتلة البروتون إلى كتلة الإلكترون - قد تغير بنسبة مائة ألف فقط من نسبة مئوية أو أقل خلال السبعة مليارات سنة الماضية.

حدد العلماء ذلك من خلال توجيه تلسكوب إيفلسبيرج الراديوي الذي يبلغ ارتفاعه 100 متر إلى مجرة ​​بعيدة تقع على بعد 7 مليارات سنة ضوئية ، مما يعني أن ضوءها استغرق كل هذا الوقت للوصول إلى الأرض. وهكذا ، يرى علماء الفلك المجرة كما كانت موجودة قبل 7 مليارات سنة. بحث التلسكوب عن ميزات ضوئية خاصة تعكس امتصاص الميثانول ، وهو شكل بسيط من الكحول يحتوي على الكربون والهيدروجين والأكسجين.

إذا كانت نسبة كتلة البروتونات والإلكترونات داخل تلك الذرات مختلفة عما هي عليه هنا والآن في مجرتنا ، فسيكون العلماء قادرين على اكتشاف ذلك في خصائص الضوء.

قال عالم الفيزياء الفلكية ويم أوباكس Wim Ubachs من جامعة VU بأمستردام في بيان: "هذه الفكرة تجعل جزيء الميثانول مسبارًا مثاليًا لاكتشاف الاختلاف الزمني المحتمل في نسبة كتلة البروتون والإلكترون". "اقترحنا البحث عن جزيئات الميثانول في الكون البعيد ، لمقارنة بنية تلك الجزيئات بتلك التي لوحظت في العصر الحالي في التجارب المعملية."

أكدت ملاحظاتهم أن نسبة كتلة البروتون إلى الإلكترون قد تغيرت بما لا يزيد عن 10 ^ -7 على مدى السبعة مليارات سنة الماضية. الكون نفسه عمره 13.7 مليار سنة. [The Universe: Big Bang to Now في 10 خطوات سهلة]

نسبة كتلة البروتون إلى كتلة الإلكترون هي نوع من الثابت الأساسي ، أو عدد لا يمكن استنتاجه من النظرية ، ولكن يجب قياسه في الطبيعة. إذا كانت قيمة هذا الثابت مختلفة تمامًا عما هي عليه ، فلن تكون الذرات قد تشكلت أبدًا ، وسيفقد كوننا النجوم والمجرات والأشخاص.

وإذا تغيرت قيمة هذا الثابت بمرور الوقت ، فقد يكون لها عواقب بعيدة المدى على تطور الكون.

قال كارل مينتين ، مدير معهد ماكس بلانك f & uumlr Radioastronomie في ألمانيا ورئيس قسم المعهد: "إذا رأيت أي اختلافات في هذا الثابت الأساسي ، فستعرف أن هناك شيئًا خاطئًا في فهمنا لأسس الفيزياء". قسم علم الفلك المليمترى و الجزئي. "على وجه الخصوص ، قد يعني ذلك انتهاكًا لمبدأ التكافؤ لأينشتاين ، والذي يقع في صميم نظريته النسبية العامة."

النتائج مفصلة في ورقة نشرت في عدد 14 ديسمبر من مجلة العلوم.


يقيس العلماء بدقة الكمية الإجمالية للمادة في الكون

الهدف الأسمى في علم الكونيات هو قياس الكمية الإجمالية للمادة في الكون بدقة ، وهو تمرين شاق حتى لأكثر المهارة في الرياضيات. وقد فعل ذلك الآن فريق بقيادة علماء في جامعة كاليفورنيا ، ريفرسايد.

وفقًا لتقرير في مجلة الفيزياء الفلكية ، قرر الفريق أن المادة تشكل 31٪ من إجمالي كمية المادة والطاقة في الكون ، والباقي يتكون من الطاقة المظلمة.

قال المؤلف الأول محمد عبد الله: "لوضع هذه الكمية من المادة في سياقها ، إذا كانت كل المادة في الكون منتشرة بالتساوي عبر الفضاء ، فسوف تتوافق مع متوسط ​​كثافة كتلة يساوي فقط حوالي ست ذرات هيدروجين لكل متر مكعب" ، طالب دراسات عليا في قسم الفيزياء وعلم الفلك UCR. "ومع ذلك ، نظرًا لأننا نعلم أن 80٪ من المادة هي في الواقع مادة مظلمة ، في الواقع ، فإن معظم هذه المادة لا تتكون من ذرات الهيدروجين بل من نوع من المادة لم يفهمه علماء الكون بعد."

أوضح عبد الله أن إحدى التقنيات التي أثبتت جدواها لتحديد الكمية الإجمالية للمادة في الكون هي مقارنة العدد المرصود والكتلة للعناقيد المجرية لكل وحدة حجم بالتنبؤات من المحاكاة العددية. نظرًا لأن عناقيد المجرات الحالية قد تشكلت من مادة انهارت على مدى بلايين السنين تحت تأثير جاذبيتها ، فإن عدد المجموعات المجرية التي لوحظت في الوقت الحاضر حساس للغاية للظروف الكونية ، وعلى وجه الخصوص ، الكمية الإجمالية للمادة.

قال عبد الله: "إن النسبة الأعلى من المادة ستؤدي إلى مزيد من التكتلات". "كان تحدي" Goldilocks "لفريقنا هو قياس عدد العناقيد ثم تحديد الإجابة التي كانت" صحيحة تمامًا. "ولكن من الصعب قياس كتلة أي مجموعة مجرية بدقة لأن معظم المادة مظلمة لذا يمكننا لا أراها بالتلسكوبات. "

للتغلب على هذه الصعوبة ، طور فريق علماء الفلك بقيادة UCR لأول مرة أداة "GalWeight" ، وهي أداة كونية لقياس كتلة مجموعة المجرات باستخدام مدارات المجرات الأعضاء فيها. قام الباحثون بعد ذلك بتطبيق أداتهم على الملاحظات من مسح سلون الرقمي للسماء (SDSS) لإنشاء "GalWCat19" ، وهو كتالوج متاح للجمهور من مجموعات المجرات. أخيرًا ، قارنوا عدد المجموعات في كتالوجهم الجديد مع عمليات المحاكاة لتحديد الكمية الإجمالية للمادة في الكون.

قال المؤلف المشارك جيليان ويلسون ، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك في UCR الذي يعمل عبد الله في مختبره: "لقد نجحنا في إجراء أحد أكثر القياسات دقة على الإطلاق باستخدام تقنية حشد المجرات". "علاوة على ذلك ، هذا هو أول استخدام لتقنية مدار المجرة التي حصلت على قيمة بالاتفاق مع تلك التي حصلت عليها الفرق التي استخدمت تقنيات غير عنقودية مثل تباين الخلفية الكونية الميكروويف ، والتذبذبات الصوتية للباريون ، والمستعرات الأعظمية من النوع Ia ، أو العدسة الجاذبية."

قال المؤلف المشارك الثالث أناتولي كلاين ، وهو خبير في المحاكاة العددية وعلم الكونيات: "كانت الميزة الكبيرة لاستخدام تقنية GalWeight galaxy Orbit الخاصة بنا هي أن فريقنا كان قادرًا على تحديد كتلة لكل مجموعة على حدة بدلاً من الاعتماد على طرق إحصائية غير مباشرة". .

من خلال الجمع بين قياساتهم وقياسات الفرق الأخرى التي استخدمت تقنيات مختلفة ، تمكن الفريق بقيادة UCR من تحديد أفضل قيمة مشتركة ، واستنتج أن المادة تشكل 31.5 ± 1.3٪ من إجمالي كمية المادة والطاقة في الكون.

تم دعم الدراسة بمنح من مؤسسة العلوم الوطنية ووكالة ناسا.

عنوان الورقة البحثية "القيود الكونية على ميكرومتر و 8 من وفرة الكتلة باستخدام كتالوج SDSS البصري الطيفي GalWCat19."


الوحدات

كيلوغرام

وحدة الكتلة في النظام الدولي للوحدات هي كيلوغرام ، يتم تحديدها بأخذ القيمة العددية الثابتة لثابت بلانك ح لتكون 6.626 070 15 × 10⁻³⁴ عند التعبير عنها بوحدة J s ، والتي تساوي kg m² s⁻¹ ، حيث يُعرَّف المتر والثاني من حيث ج و Δνسي اس. كما يشيع استخدام مضاعفات الكيلوجرام ، مثل الجرام (1/1000 من الكيلوجرام) والطن (1000 كجم).

الكترونفولت

Electronvolt هي وحدة للطاقة ويمكن وصفها بالصيغة ه = مك²، أين ه يمثل الطاقة ، م لتقف على الكتلة ، و ج هي سرعة الضوء. وفقًا لتكافؤ الكتلة والطاقة ، يتم استخدام electronvolt أيضًا كوحدة للكتلة داخل نظام الوحدات الطبيعية حيث ج تساوي 1. غالبًا ما تستخدم هذه الوحدة في فيزياء الجسيمات.

وحدة كتلة ذرية

وحدات الكتلة الذرية (ش) لقياس كتلة الجزيئات والذرات. 1 ش هي 1/12 من كتلة ذرة كربون -12. إنه حوالي 1.66 × 10⁻²⁷ كيلوغرام.

البزاقة هي وحدة كتلة مستخدمة في النظام الإمبراطوري ، خاصة في المملكة المتحدة. يتم تعريف سبيكة واحدة على أنها كتلة تتسارع بمقدار قدم في الثانية مربعة عند تطبيق قوة رطل واحدة عليها. حوالي 14.59 كيلوغرام.

الكتلة الشمسية

تُستخدم الكتلة الشمسية في علم الفلك لقياس كتل الأجسام الفلكية مثل النجوم والكواكب والمجرات. 1 وحدة من الكتلة الشمسية تساوي كتلة الشمس ، وهي حوالي 2 × 10 كجم. الأرض أصغر بحوالي 332946 مرة من ذلك.

قيراط

في المجوهرات ، تقاس كتلة الأحجار الكريمة والمعادن بالقيراط ، حيث يبلغ قيراط واحد 200 ملليجرام. كانت تشير في الأصل إلى وزن بذور الخروب ، وغالباً ما يحمل العملاء بذورهم الخاصة لاستخدامها عند التعامل مع تجار المعادن الثمينة ، لضمان دقة الصفقة. تم تعريف وزن العملة الذهبية في روما القديمة على أنه 24 حبة خروب ، ونتيجة لذلك ، أصبح قيراطًا أيضًا مؤشرًا على نقاء الذهب ، حيث كان عيار 24 قيراطًا ذهبًا فقط ، و 12 قيراطًا سبيكة نصف ذهب ، وما إلى ذلك وهلم جرا.

قمح

الحبوب هي وحدة الكتلة المستخدمة في جميع أنحاء العالم من العصر البرونزي إلى عصر النهضة. وهو يعادل وزن حبة الحبوب المزروعة بشكل شائع في ذلك الوقت ، مثل الشعير ، أو حوالي 64.798 ملليجرام. إنه أكثر بقليل من ربع قيراط. كان يستخدم سابقًا في المجوهرات لقياس الأحجار الكريمة قبل اعتماد القيراط. حاليًا ، يتم استخدامه في الأسلحة لقياس كتلة البارود والرصاص والسهام. كما أنها تستخدم في طب الأسنان لقياس كتلة رقائق الذهب.

وحدات أخرى من الكتلة

تتضمن بعض الوحدات الإمبراطورية للكتلة أرطال وأحجار وأوقية ، وهي شائعة الاستخدام في المملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية وكندا. 1 باوند يساوي 453.59237 جرام. تستخدم الأحجار لقياس وزن الناس. الحجر الواحد حوالي 6.35 كيلوغرام أو 14 رطلاً بالضبط. غالبًا ما تستخدم الأونصات في الطهي ، خاصةً مع المكونات بكميات صغيرة. 1 أونصة تساوي 116 رطل وحوالي 28.35 جرام. في كندا ، تُباع العديد من المنتجات بأحجام إمبراطورية وفي نفس الوقت يتم تصنيفها بالوحدات المترية كما هو موضح في هذه الصورة. يُعرف هذا باسم "النظام المتري الناعم" بدلاً من نظام "القياس الثابت" حيث تُباع العبوات بأرقام متريّة مستديرة. على عكس هذه الحزم المترية اللينة ، في النظام المتري الصلب ، قد تأتي مقرمشات الصودا في عبوة 500 جرام والبازلاء الخضراء في علبة 400 مل.


سرعة المدار داخل وخارج التوزيع الشامل

السرعة المدارية لجسم ما هي مقياس لمقدار وتوزيع الكتلة التي تجذبه بقوة الجاذبية. لفحص هذا الاعتماد ، ضع في اعتبارك كرة ذات كثافة موحدة & # 961 منتشرة بدرجة كافية للسماح بالدوران حول كتلة م داخل نصف قطر التوزيع الشامل. في هذه الحالة المثالية ، يمكن استخدام صيغة قانون التربيع العكسي لقانون الجاذبية مع علاقة قوة الجاذبية لحساب السرعة المدارية لمدار دائري. أصبح هذا الحساب ممكنًا من خلال حقيقة أن الكتلة المدارية لا تجتذب سوى تلك الكتلة داخل مدارها ، والكتلة خارج مدارها تمارس صافي قوة صفرية.

عند حساب سرعة المدار الدائري ، نجد أنه داخل توزيع الكتلة الكروية ، تزداد سرعة المدار مع نصف القطر ، لتصل إلى أقصى حد عند نصف قطر توزيع الكتلة. ثم إذا سقط مع زيادة نصف القطر ، باتباع العلاقة:

تم إجراء هذا الحساب للكتلة الكروية ، ولكن بالنسبة للقرص المنتظم ذي الكتلة مثل المجرة المثالية ، فمن المتوقع أن تنخفض السرعة المدارية للمادة خارج الكتلة التي يمكن اكتشافها للمجرة حيث أن بعض العوامل مضروبة في الجذر التربيعي العكسي لنصف القطر . والمثير للدهشة أن السرعة المدارية لا يسقط على حافة المادة القابلة للكشف ، ويبقى ثابتًا تقريبًا بعيدًا عن حافة المجرة التي يمكن اكتشافها. هذه هي طبيعة الدليل على المادة المظلمة التي تتجاوز المادة المرئية بنحو ستة أضعاف.


شاهد الفيديو: كيف نحسب كتلة الذرة و كتلة نواتها والمقارنة بينهما السنة الاولى ثانوي (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Tozil

    رائع!!! كل شيء أعجبني !!!))))

  2. Eadsele

    على السؤال "ماذا تفعل هنا؟" أجاب 72٪ بالنفي. أنت متعاون للغاية - هنا لدينا الفجور ... لم يمت أحد من قبل بسبب العجز الجنسي ، رغم أنه لم يولد أحد. من الأسهل على الرجل قطع علاقة في العشرين من عمره أكثر من قطع علاقة عمرها عشرين عامًا. الفتاة لا تمارس الجنس - لقد استرخيت فقط ...

  3. Leane

    أنصحك بإلقاء نظرة على الموقع ، حيث يوجد الكثير من المقالات حول هذه المسألة.

  4. Shafiq

    بيننا نتحدث إجابة سؤالك وجدت في google.com



اكتب رسالة