كيف يمكن لكل فوتون ضوئي أن يشع؟

تساؤلات في علم الفلك، كيف يمكن لكل فوتون ضوئي أن يُشَع من نجم يبعُد عنا بملايين أو بمليارات السنيين ويحافظ على مستوى طاقته لفترة تكفي لمشاهدته؟

"كيف يمكن لكل فوتون ضوئي أن يُشَع من نجم يبعُد عنا بملايين أو بمليارات السنيين ويحافظ على مستوي طاقته لفترة تكفي لمشاهدته؟

أولا، يجب أن نضع في اعتبارنا أن الفوتونات ليست مثل المادة العادية لأنها عديمة الكتلة. كلما نتحدث عن الفيزياء أو الحركة بسرعة الضوء (أو بالقرب منها)، فيجب علينا استخدام مجموعة جديدة تمامًا من القوانين تسمى النسبية، وذلك لأنها جزيئات غير عادية.
تُعتبر العديد من جوانب النسبية غير بديهية لأننا عادة لا نلاحظ الفيزياء النسبية في حياتنا اليومية، وبالتالي هذه "مجموعة جديدة من القوانين" تبدو غريبة.
الآن، إذا سافر جسم عادي لمسافة طويلة هنا على الأرض (على سبيل المثال، تخيل كرة تتدحرج إلى أسفل رواق طويل)، فإن الاحتكاك سيؤدي في نهاية المطاف إلى إبطاء حركة الكرة حتى تتوقف. لن يقع الفوتون ضحية لهذا الاحتكاك نفسه لأن الفوتون لا يوجد لديه كتلة (على عكس الكرة).
هناك طرق أخرى قليلة يمكن للفوتون أن يفقد طاقته عن طريقها أثناء رحلته إلينا من نجم بعيد. منها إذا اصطدم الفوتون بذرة على طول مساره، يمكن لهذه الذرة أن تمتصه ثم تقذفه مرة اخري بطاقة أقل. أيضًا يمكن للفوتون أن يصطدم بجسيم ويتبعثر ويفقد بعضاً من طاقته في هذا الاصطدام. ومع ذلك، بما أن الكون في المقام الأول هو فضاء شاسع ومفتوح، فإن هذه الأحداث عادة لا تمنع ضوء النجم من الوصول إلينا.
خيراً، هناك آلية في العمل تقلل طاقة كل الفوتونات تقريباً التي نتلقاها من الأجسام البعيدة (مثل المجرات الأخرى) - تُعرف بتمدد الكون. ربما قد تكون سمعت عن مصطلح "الانزياح الأحمر" الذي يصف التحول من الأطوال الموجية الضوئية القصيرة إلى الأطول منها، تاركة الأشياء تتحرك بعيدا عن المُشاهد. من وجهة نظرنا، بما أن الكون يتمدد فإن المجرات الأخرى تبدو كأنها تبتعد عنا. إن الضوء الذي نُلاحظه بعد ذلك من هذه المجرات لا يزال يصل إلينا، ولكنه يكون نسخة معدّله عن ظاهرة الانزياح الأحمر التي تكون بالفعل غادرت مجرات الأطوال الموجية الضوئية وذلك يُعني فوتونات بطاقة أقل. يتوقف مقدار طاقة الفوتون المفقودة على السرعة التي تتحرك بها المجرة بعيدًا عنا نحن المراقبون.

ترجمة: أسماء سيد || مراجعة: سيف شكري
المصدر: curious.astro.cornell.edu

شارك لمعرفة أكثر عن #الكون :)
#معرفة_الفضاء #رمضانيات_معرفةالفضاء
Space Knowledge