10000528 
ترین‌های کیهانی(1)

ضعیف‌ ترین گرانش
سیاهچاله‌ها نیروی گرانش بسیار قدرتمندی دارند، اما در سوی دیگر طیف گرانش چیست؟ نیروی گرانش چقدر ممکن است کم شود؟ یا اگر بخواهیم این پرسش را کمی دقیق‌تر بیان کنیم، ناچیزترین کششی که هر جسمی در عالم بر دیگر اجسام وارد می‌کند چقدر است، و آیا امکان دارد این نیرو همچنان منجر به گردش جسم دیگر در مداری به دور آن شود؟
بسیاری از کهکشان‌های کوچک نیروی گرانش به‌نسبت ضعیفی دارند. اما اگر پیش بیاید که دو کهکشان کم‌جرم در منطقه‌ای ایزوله از فضا طوری به هم نزدیک شوند که بتوانند بدون تأثیرپذیری از کهکشان‌های بزرگ‌تر حرکت کنند، می‌توانند با گرانش ناچیز خود یکدیگر را در مداری «شکننده» (ناپایدار) به دور هم نگاه دارند.
از میان چندین جفت‌کهکشان کوچکی که می‌شناسیم یک دوتایی به نام‌های SDSS J113342.7+482004.9 و SDSSS J113403.9+482837.4 هستند که من اسم‌شان را ناپلئون و ژوزفین گذاشتم! این دو کهکشان در فاصله‌ی ۱۳۹ میلیون سال نوری از زمین در صورت فلکی دب‌اکبر قرار دارند. ناپلئون و ژوزفین ۴۰ هزار بار کم‌نورتر از آن‌اند که با چشم برهنه (غیرمسلح) آن‌ها را ببینیم و حتی با تلسکوپ هم زوج چندان جذابی نیستند. هر یک از این دو کهکشان هزار بار کم‌جرم‌تر از راه‌شیری است و هر دو در عکس‌های ژرفای فضا مثل دو لکه به نظر می‌رسند.
اما آن‌چه درباره‌ی این دو کهکشان جالب و شگفت‌انگیز است ضعیف‌بودن نیروی گرانش متقابل آن‌هاست. کهکشان بزرگ‌تر، یعنی ناپلئون، در گستره‌ی فاصله‌ی ۳۷۰ هزار سال نوری تا همدمش نیروی گرانشی به آن وارد می‌کند که ۹۰۰ تریلیون بار ضعیف‌تر از چیزی است که روی زمینْ سیبی هنگام سقوط از درخت تجربه می‌کند! اگر شما در اطراف ناپلئون در فضا شناور باشید و سیبی را به سوی ژوزفین رها کنید، باید ۵۰ هزار سال سیب را تماشا کنید تا سرانجام سیب شتاب بگیرد و به سرعت حدود ۵/۲ سانتی‌متر بر ثانیه برسد؛ یعنی کمی سریع‌تر از حلزونی در باغچه! حدود ۴ میلیون سال دیگر هم صبر کنید تا بالاخره سرعت سقوط سیب به سرعت راه‌رفتن انسان برسد.
جای تعجبی نیست که یک دور گردش این دو کهکشان در مداری به دور یکدیگر، با نیروی بی‌اندازه ضعیف گرانش در میان‌شان، تا ابد طول می‌کشد. درواقع احتمالاً در این چند میلیارد سالی که از تولد این دو کهکشان گذشته است، آن‌ها به‌زحمت یک‌پنجم مسیر نخستین مدارشان به دور هم را طی کرده‌اند. و احتمال این‌که بتوانند همین یک دور مدار را هم به پایان برسانند بسیار کم است. کشش گرانشی میان ناپلئون و ژوزفین آن‌قدر ضعیف است که دیر یا زود اگر کهکشان سوم فضولی از همسایگی آن‌ها عبور کند، با گرانش قوی‌تر خود یا یکی از این دو همدم را به سوی خود می‌کشد یا به‌کل ارتباط شکننده و ضعیف آن‌ها را از هم می‌گسلد و می‌گذرد.
(ژوزفین چهارده سال همسر ناپلئون بناپارت، امپراتور فرانسه، بود ولی روابط آن‌ها که در ابتدا عاشقانه بود خیلی زود به سردی و سرانجام جدایی کشیده شد.)

سردترین مکان شناخته‌شده
سردترین دمایی که بر اساس قوانین فیزیک می‌توان به آن رسید صفر مطلق، یا ۲۷۳/۱۵ - درجه‌ی سلسیوس، است. در آزمایش‌های علمی به دماهایی تا یک میلیاردم درجه بالاتر از صفر مطلق رسیده‌ایم اما برای رسیدن به این دماهای باورناپذیر به تجهیزات پیچیده و گران‌قیمت نیاز داریم. عالم چنین تجهیزاتی در اختیار ندارد، پس تا چه حدّ ممکن است سرد شود؟
پاسخ معمول به این پرسش تابش ریزموج زمینه‌ی کیهانی (CMB) است؛ یعنی پس‌تاب باقی‌مانده از انفجار بزرگ در ابتدای خلقت عالم. دمای این تابش ۲۷۰/۴۲ – درجه‌ی سلسیوس (یعنی فقط ۲/۷۳ درجه‌ی سلسیوس بالاتر از صفر مطلق) است بنابراین فضا را تا چند درجه بالاتر از کمترین دمای ممکن گرم می‌کند. اما سحابی بومرنگ از این هم سردتر است.
بومرنگ از نوع سحابی‌های پیش‌سیاره‌نماست؛ سحابی سیاره‌نما از پرتاب‌شدن لایه‌های گازی از ستاره‌ای در نزدیک پایان زندگی‌اش ایجاد می‌شود. ستاره‌ی در حال مرگی که سحابی بومرنگ را تولید کرده باد ستاره‌ای بسیار قدرتمندی داشته است. این باد در ۱۵۰۰ سال آخر زندگی این ستاره با سرعت حدود ۵۹۰ هزار کیلومتر بر ساعت به سوی فضا وزیده است. ستاره با این باد در هر ثانیه حدود ۷۰ هزار میلیارد (۱۵^۱۰×۷۰) تُن ماده را به درون فضا پرتاب می‌کند. باد ستاره‌ای، علاوه بر سرعت بالا، وقتی به سوی بیرون ستاره جریان می‌یابد به‌سرعت منبسط می‌شود. این انبساط سریع موجب اُفت چشمگیر دما می‌شود؛ درست برعکس اثری که موجب می‌شود هنگام بادکردن لاستیک دوچرخه پمپ باد گرم شود.
نتیجه این است که گازهای سحابی بومرنگ دمای «استخوان‌سوز» ۲۷۲/۱ – درجه‌ی سلسیوس دارند؛ یعنی سردتر از تابش زمینه‌ی کیهانی. باوجودی که ستاره‌ی مرکزی سحابی بومرنگ خیلی داغ است، ترکیب بادهای پُرسرعت ستاره‌ای و انبساط سریع، سردترین مکان طبیعی شناخته‌شده در عالم را ایجاد کرده‌اند که دمایش حتی از فضای بی‌نهایت سرد اطرافش هم کم‌تر است.