جستجوي پيشرفتهبرو جستجو
ارتباط با ماآرشيوشناسنامه صفحه اصلي
تاریخ 1394/07/14 - روزنامه سراسري صبح ايران(سه شنبه) نسخه شماره 5107

 همه چيز در مورد بيگ بنگ 

 از آن‌جا که ابزار و ادوات کنوني به اخترشناسان امکان اين‌ که به زمان تولد جهان بازگردند را نمي‌دهند، بيشتر آن‌چه ما در مورد نظريه مه‌بانگ مي‌دانيم نتيجه‌ي فرضيات و مدل‌هاي رياضياتي هستند. نظريه مه‌بانگ يا بيگ بنگ توضيحي پيشتاز براي چگونگي آغاز جهان است. اين نظريه را در ساده ترين حالت مي‌توان اين طور توصيف کرد: جهاني که ما مي‌شناسيم از يک تکينگي کوچک آغاز شده است و در عرض 13.8 ميليارد سال گذشته انبساط يافته و حالت امروزي کيهان را به خود گرفته است. از آن‌جا که ابزار و ادوات کنوني به اخترشناسان امکان اين‌ که به زمان تولد جهان بازگردند را نمي‌دهند، بيشتر آن‌چه ما در مورد نظريه مه‌بانگ مي‌دانيم نتيجه‌ي فرضيات و مدل‌هاي رياضياتي هستند. با اين حال، ستاره‌ شناسان مي‌توانند «پژواک» انبساط را از طريق پديده‌اي به نام تابش زمينه کيهاني ببينند.

عبارت «نظريه مه‌بانگ» قدمتي ده‌ها ساله در بين اخترفيزيکدانان دارد اما محبوبيت عمومي آن از سال 2007 که برنامه کمدي با همين نام از شبکه CBS پخش شد، ترويج پيدا کرد. برنامه مورد نظر داستان زندگي شخصي و کاري چند محقق (شامل يک اخترفيزيکدان) را دنبال مي‌کند.

در لحظه اول تشکيل جهان، انبساط کيهاني با سرعتي بيشتر از سرعت نور رخ داده است. اين ايده هيچ خللي در نظريه محدوديت سرعت انيشتين وارد نمي‌کند چرا که انيشتين بيان مي‌دارد سرعت نور، بيشترين حد سرعت هر چيزي است که در کيهان حرکت مي‌کند و اين مورد شامل انبساط خود کيهان نمي‌تواند باشد.

لحظه اول و تولد نور

بر اساس تحقيقات ناسا، در لحظه اول آغاز جهان، دماي محيطي در حدود 10 ميليارد درجه فارنهايت (5.5 ميليارد درجه سلسيوس) بوده است. کيهان شامل مجموعه‌اي از ذرات بنيادين مانند نوترون‌ها، الکترون‌ها و پروتون‌ها بوده است. همان طور که جهان سرد مي‌شد، اين عناصر دچار تلاشي يا ترکيب شدند.

سوپ اوليه غير قابل رويت بوده است، زيرا نور قادر به عبور از درون آن نبوده است. ناسا در اين رابطه اظهار داشته است: الکترون‌هاي آزاد ممکن است سبب پراکندگي نور (فوتون‌ها) شده باشند؛ همانند پراکندگي نور خورشيد در ابرها که توسط قطرات آب رخ مي‌دهد.

اما با گذشت زمان، الکترون‌هاي آزاد با هسته جمع شدند و اتم‌هاي خنثي را به وجود آوردند. اين رخداد به نور اجازه داد تا در زماني در حدود 380000 سال بعد از مه‌بانگ شروع به درخشش کند. نور اوليه که گاهي پس‌تاب مه‌بانگ نيز خوانده مي‌شود با بيان صحيح تر، همان تابش زمينه کيهاني (CMB) است. اين پديده براي اولين بار در سال 1948 توسط رالف آلفر و ديگر دانشمندان پيش‌بيني شد، اما يافتنش، آن هم به طور تصادفي، 20 سال ديگر زمان مي‌طلبيد.

در 1965 آرنو پنزياس و رابرت ويلسون، از آزمايشگاه تلفن بل در موراي هيل در حال ساخت گيرنده‌اي راديويي بودند که مشاهده کردند دماي گيرنده بيشتر از حد انتظارشان بالا مي‌رود. ابتدا آن‌ها گمان کردند اين به هم ريختگي به خاطر کبوترها و مدفوع آن‌ها است. اما حتي پس از پاک کردن گيرنده و کشتن کبوترهايي که مي‌خواستند گيرنده را آشيانه خود کنند، همچنان اين اتفاق رخ مي‌داد. در همان زمان، تيمي تحقيقاتي در دانشگاه پرينستون (به رهبري رابرت ديک) که سعي در يافتن مدارکي دال بر وجود CMB داشتند؛ دريافتند که پنزياس و ويلسون به طور اتفاقي به اين تابش دست يافته‌اند. هر دو تيم مقاله شان را در مجله اخترفيزيک در سال 1965 چاپ کردند.

شناسايي سن جهان

تابش زمينه کيهاني در بسياري از ماموريت‌ها مشاهده شده است. يکي از شناخته شده ترين موارد ماموريت‌هاي اين‌چنيني مربوط مي‌شود به ماهواره کاوشگر تابش زمينه کيهاني ناسا (COBE) که آسمان را در دهه 1990 رصد مي‌کرد.

ماموريت‌هاي متعدد ديگري قدم در مسير COBE قرار دادند مانند: آزمايشات بومرنگ BOOMERanG (مشاهدات ميليمتريک پرتوهاي فراکهکشاني و ژئوفيزيک از طريق بالون)، کاوشگر آنيزوتروپي ميکروويو ويلکينسون ناسا (WMAP) و ماهواره پلانک آژانس فضايي اروپا.

رصدهاي ماهواره پلانک در سال 2013 منتشر شد، اين اطلاعات با جزييات بسيار خوبي تابش کيهاني را تصوير کرده و مشخص ساختند جهان از آن چه قبلا تصور مي‌شد (13.7 ميليارد سال) سن بيشتري دارد (13.82 ميليارد سال).

اما از طرفي نقشه‌هاي حاصل موارد مبهم جديدي را ايجاد کردند، مانند اين که چرا نيمکره جنوبي کمي قرمزتر (گرم‌تر) از نيمکره شمالي است؟ در حالي که نظريه مه‌بانگ بيان مي‌دارد که تابش زمينه کيهاني بايد تقريبا مشابه باشد و اهميتي ندارد از کجا بدان نگريسته شود.

همچنين آزمايشات بر روي تابش زمينه کيهاني سرنخ‌هايي به دانشمندان در مورد ترکيب جهان داده است. محققان گمان مي‌کنند بيشتر کيهان از ماده و انرژي‌اي ساخته شده است که با ابزار مرسوم و کنوني قابل شناسايي نيست و عبارات ماده تاريک و انرژي تاريک نيز از همين‌جا منشا گرفته‌اند. تنها 5 درصد از جهان از موادي مانند سيارات، ستاره‌ها و کهکشان‌ها تشکيل شده است.

کيهان نه تنها انبساط پيدا مي‌کند بلکه به موازات آن، سريع‌تر نيز مي‌شود. اين مساله بدين معنا است که زماني مي‌رسد که ديگر هيچ کسي قادر به دنبال کردن و رصد ديگر کهکشان‌ها، از زمين يا نقاط ديگري در کهکشان خودمان، نخواهد بود.

مجادلات بر سر امواج گرانشي

از هنگامي که اخترشناسان قادر به تماشاي آغاز جهان شدند، آنان همچنين به جستجوي مدارکي دال بر انبساط سريع کيهان پرداختند. بر طبق نظريات در لحظه اول تشکيل جهان، انبساط کيهاني با سرعتي بيشتر از سرعت نور رخ داده است. که البته اين ايده هيچ خللي در نظريه محدوديت سرعت انيشتين وارد نمي‌کند چرا که انيشتين بيان مي‌دارد سرعت نور، بيشترين حد سرعت هر چيزي است که در کيهان حرکت مي‌کند و اين مورد شامل انبساط خود کيهان نمي‌تواند باشد.

در سال 2014، اختر شناسان اعلام کردند توانسته‌اند به شواهدي از تابش زمينه کيهاني مربوط به حالت B که نوعي قطبش در نتيحه انبساط جهان و توليد امواج گرانشي است، دست يابند. تيم محققين اين مدارک را به وسيله‌ي تلسکوپي در قطب جنوب به نام «تصوير‌برداري زمينه ي قطبش فراکهکشاني کيهان» (BICEP2) تهيه کردند.

جان کوواچ محقق ارشد مرکز اخترفيزيک هاروارد اسميتسونين در مارچ 2014 اعلام کرد:

ما بسيار مطمئنيم سيگنالي که ديده‌ايم واقعي است و در آسمان وجود دارد.

در ماه ژوئن، همان تيم تحقيقاتي اعلام کرد يافته‌هايشان ممکن است به واسطه قرارگيري غبار کهکشاني در مسير ميدان ديدشان تغيير کرده باشند.

کوواچ در کنفرانسي مطبوعاتي اعلام کرد:

نتايج اصلي تغييري نکرده است؛ ما اطمينان بالايي به نتايجمان داريم. اما اطلاعات جديدي که از ماهواره پلانک به دست آمده است نشان مي‌دهد در مورد غبار، پيش‌بيني‌هاي قبلي بسيار کمتر از واقع بوده‌اند.

نتايج حاصل از رصدهاي ماهواره پلانک در ماه سپتامبر به صورت آنلاين در اختيار قرار گرفت. در ژانويه 2015، محققان هر دو تيم که به صورت مشترک کار مي‌کردند تاييد کردند که بيشتر سيگنال دريافتي از Bicep، اگر نگوييم کل آن، تنها غبار ستاره‌اي بوده است.

انبساط سريع‌تر، تعدد کهکشاني و ترسيم آغاز

کيهان نه تنها انبساط پيدا مي‌کند بلکه به موازات آن، سريع‌تر نيز مي‌شود. اين مساله بدين معنا است که زماني مي‌رسد که ديگر هيچ کسي قادر به دنبال کردن و رصد ديگر کهکشان‌ها، از زمين يا نقاط ديگري در کهکشان خودمان، نخواهد بود.

در مدل «چند جهاني»، جهان‌هاي متعدد به مانند حباب‌هايي که در کنار يکديگر قرار گرفته‌اند. در اولين رخداد بزرگ تورم، بخش‌هاي متفاوتي از فضا-زمان با نرخ‌هايي متفاوت رشد کردند، که ممکن است منجر به ايجاد بخش‌هاي متفاوت، جهان‌هاي متفاوت، با احتمال بالقوه‌ي قوانين متفاوت فيزيک شده باشد.

اخترشناس دانشگاه هاروارد آوي لويب مي‌گويد:

ما مي‌بينيم که کهکشان‌هاي دوردست از ما فاصله مي‌گيرند، اما سرعت آن‌ها متناسب با زمان در حال افزايش است. در نتيجه، اگر به اندازه کافي صبر کنيد، نهايتا خواهيد ديد که کهکشاني در دوردست به سرعت نور خواهد رسيد. معناي اين رخداد اين است که ديگر حتي نور نيز قادر نخواهد بود فاصله‌ي حاصل شده بين ما و آن کهکشان را پل بزند و ارتباطي برقرار کند. هنگامي که کهکشان مورد نظر نسبت به ما با سرعتي بيشتر از سرعت نور حرکت کند، ديگر راهي براي موجودات فرازميني در آن کهکشان وجود ندارد که بتوانند از طريق آن با ما ارتباط برقرار کنند يا سيگنالي ارسال کنند که به ما برسد.

بعضي فيزيکدانان همچنين پيشنهاد مي‌دهند اين جهاني که ما آن را تجربه مي‌کنيم تنها يکي از تعداد بسياري است. در مدل «چند جهاني»، جهان‌هاي متعدد در کنار يکديگر وجود دارند، به مانند حباب‌هايي که در کنار يکديگر قرار گرفته‌اند. اين نظريه پيشنهاد مي‌دهد که در اولين رخداد بزرگ تورم، بخش‌هاي متفاوتي از فضا-زمان با نرخ‌هايي متفاوت رشد کردند، که ممکن است منجر به ايجاد بخش‌هاي متفاوت، جهان‌هاي متفاوت، با احتمال بالقوه‌ي قوانين متفاوت فيزيک شده باشد.

آلن گاث فيزيکدان نظري از دانشگاه MIT در کنفرانسي مربوط به اکتشاف امواج گرانشي در مارچ 2014 گفت:

سخت است بتوان مدل‌هايي از انبساط ساخت که منجر به چندجهاني نشوند. غيرممکن نيست و در نتيجه من فکر ميکنم هنوز به انجام تحقيقات بيشتري نياز است. اما بيشتر مدل‌ها منتج به چندجهاني مي‌شوند و مدارک موجود در تاييد انبساط، ما را به اين سمت هدايت ميکنند که ايده چندجهاني را جدي بگيريم.

منبع: زوميت


نسخه چاپي ارسال به دوستان
 
سياسي
خبر دانشگاه
دانستني ها
پزشكي
استانها
انرژي
اقتصادي
اجتماعي
هنري
ورزشي
آگهي