* نظریه ی به طور گسترده پذیرفته شده درباره ی منشا و فرگشت جهان، الگوی مهبانگ یا انفجار بزرگ است. نظریه ای که بر پایه ی آن، جهان ما حدود 13.7 میلیارد سال پیش به شکل نقطه ای بی نهایت داغ و چگال آغاز شد. پس چگونه این کیهان از اندازه ی جزیی از اینچ (چند میلیمتر) به آنچه امروز است تبدیل شد؟
اینجا در 10 گام و به زبان ساده، فرگشت کیهان از مهبانگ تا روزگار کنونی توضیح داده می شود:
1- آغاز همه چیز
مهبانگ آن چنان که شاید از نامش به نظر برسد، انفجاری در فضا نبود. بلکه به گفته ی پژوهشگران، پیدایش فضا در سراسر کیهان بود. بر پایه ی نظریه ی مهبانگ، کیهان به شکل یک تک نقطه ی بسیار داغ، بسیار فشرده و چگال در فضا متولد شد.
کیهان شناسان درست نمی دانند پیش از این لحظه چه روی داده بوده، ولی دانشمندان با ماموریت های پیچیده ی فضایی، تلسکوپ های روی زمین، و محاسبات پیچیده در تلاشند که تصویری روشن تر از کیهان آغازین و شکل گیری آن ارایه کنند.
بخشی مهم از این تلاش ها مربوط به مشاهدات
پس زمینه ی ریزموج کیهانی (CMB) است، که تابش نور و پرتوی به جا مانده از مهبانگ را در بر دارد. این یادگار مهبانگ در سراسر کاینات پخش شده و توسط آشکارسازهای ریزموج (میکروویو) مشاهده می شود، آشکارسازهایی که به دانشمندان کمک می کنند تکه های پازل جهان آغازین را کنار هم بچینند.
در سال 2001، ناسا کاوشگر ناهمسانگرد ریزموج ویلکینسون (WMAP) را به فضا فرستاد تا شرایطی که در روزگار آغازین کیهان وجود داشته را با سنجش تابش پس زمینه ی ریزموج کیهانی بررسی کند. WMAP به همراه دیگر یافته هایش توانست سن کیهان را نیز اندازه بگیرد: حدود 13.7 میلیارد سال.
2- نخستین رشد ناگهانی کیهان
هنگامی که جهان بسیار جوان بود - چیزی در حدود یک صدم یک میلیاردم یک تریلیونم یک تریلیونم ثانیه (هووف!) - رشدی به طور باورنکردنی سریع یافت. طی این انبساط انفجاری که به نام "تورم" شناخته می شود، جهان رشدی نمایی یافت و اندازه اش دستکم 90 بار دو برابر شد.
دیوید اسپرگل، یک اخترفیزیکدان و نظریه پرداز دانشگاه پرینستون در پرینستون نیوجرسی می گوید: «جهان در حال گسترش بود، و همچنان که گسترش می یافت، خنک تر می شد و چگالیش کاهش می یافت.»
جهان پس از تورم به رشدش ادامه داد ولی با آهنگی کندتر. همچنان که فضا گسترش یافت، کیهان خنک تر شد و شکل گیری ماده آغاز شد.
3- داغ تر از آن که بدرخشد
عناصر شیمیایی سبک در سه دقیقه ی نخست پیدایش کیهان ساخته شدند. با گسترش کیهان، دماها کاهش یافت و پروتون ها و نوترون ها با برخورد به یکدیگر، دوتریوم که یک ایزوتوپ هیدروژن است را ساختند. بسیاری از این دوتریوم ها به یکدیگر پیوستند و هلیوم را پدید آوردند.
ولی در 380,000 سال نخست پس از مهبانگ، گرمای شدید ناشی از آفرینش کیهان آن را اساسن داغ تر از آن ساخته بود که نوری بتاباند. اتم ها با چنان نیرویی به یکدیگر برخورد می کردند که به شکسته شدن آن ها و ساختن پلاسمایی مات و چگال از پروتون‌ها، نوترون ها، و الکترون ها انجامید. این پلاسما همچون یک مه، نور را می پراکند.
4- بگذارید نور بتابد
حدود 380,000 سال که از مهبانگ گذشت، ماده آنقدر سرد شد که الکترون ها توانستند به هسته بپیوندند و اتم های خنثی را بسازند. این گام به عنوان "بازمیازش" (recombination) شناخته می شود. جذب الکترون های آزاد باعث شد جهان شفاف تر شود. نوری که در این هنگام از بند پلاسما آزاد شد، امروزه به شکل تابش پس زمینه ی ریزموج کیهانی قابل ردیابی است
با این حال، دوران بازمیازش دوره ای از تاریکی را در پی داشت؛ پیش از آن که ستارگان و دیگر اجرام درخشان پدید آیند.
5- سر زدن از دل روزگار تاریک کیهان
حدود 400 میلیون سال پس از مهبانگ، جهان شروع به بیرون آمدن از روزگار تاریکی کرد. این دوره از فرگشت کیهان به نام دوران "باز یونش" (re-ionization) خوانده می شود.
گمان می رود این مرحله ی پویا بیش از نیم میلیارد سال به طول انجامیده، ولی دانشمندان بر پایه ی مشاهدات تازه بر این باورند که باز یونش شاید سریع تر از آن چه پیشتر می پنداشتند رخ داده باشد.
در خلال این دوره، توده های گاز آنقدر فشرده شدند که نخستین ستارگان و کهکشان ها را پدید آوردند. پرتو فرابنفشی که از این رویدادهای پرانرژی می تابید، بیشتر گاز هیدروژن خنثی که در محیط اطراف بود را عقب راند و از بین برد. فرآیند باز یونش به اضافه ی شفاف شدن گاز مه الود هیدروژن، برای نخستین بار جهان را برای پرتوی فرابنفش شفاف ساخت.
6- ستارگان و کهکشان ها بیشتر می شوند
اخترشناسان برای درک ویژگی های کیهان آغازین، جهان را در جستجوی دورترین و کهن ترین کهکشان ها می کاوند.
آن ها همچنین با بررسی پس زمینه ی ریزموج کیهانی، می توانند به عقب رفته و رویدادهای پیشین کیهان را تکه تکه کنار هم بگذارند.
داده های به دست آمده از فضاپیماهای قدیمی تر مانند WMAP و کاوشگر پس زمینه ی کیهانی (COBE)، که در سال 1998 به فضا پرتاب شد، و فضاپیماهایی که هنوز در حال کارند مانند تلسکوپ فضایی هابل، که در سال 1990 پرتاب شد، همگی به دانشمندان در تلاش برای حل پایدارترین رازها و پاسخ به بحث انگیزترین پرسش ها یاری می رسانند.
7- منظومه ی خورشیدی ما به دنیا می آید
برآورد می شود که منظومه ی خورشیدی ما اندکی پس از گذشت 9 میلیارد سال از مهبانگ به دنیا آمد، یعنی سن آن حدود 4.6 میلیارد سال است. بر پایه ی برآوردهای کنونی، خورشید تنها یکی از 100 میلیارد ستاره ی کهکشان راه شیری است، و تقریبن 25,000 سال نوری از هسته ی کهکشان فاصله دارد.
بسیاری از دانشمندان چنین می اندیشند که خورشید و بقیه ی منظومه ی خورشیدی از یک ابر چرخان غول پیکر گاز و غبار به نام سحابی خورشیدی پدید آمدند. همچنان که گرانش به فشرده شدن این ابر می انجامید، چرخش آن نیز تندتر شد و پهن شده، به شکل قرصی در آمد. در این مرحله، بیشتر مواد ابر به سمت مرکز آن کشیده شده و خورشید را پدید آوردند.
8- چیزهای نامریی در کیهان
در دهه ی 1960 و 1970، این اندیشه در میان اخترشناسان آغاز شد که جرم موجود در کیهان بیش از آنچه می بینیم باشد. ورا روبین، اخترشناسی از بنیاد کارنگی واشنگتن، سرعت ستارگان در نقاط گوناگون کهکشان ها را مورد رصد و بررسی قرار داد.
فیزیک پایه ی نیوتنی می گوید که گردش ستارگان در حاشیه های یک کهکشان باید کندتر از ستارگان مرکز کهکشان باشد، ولی روبین متوجه شد که تفاوتی میان سرعت ستارگان دورتر نیست. در حقیقت، وی دریافت که به نظر می رسد همه ی ستارگان یک کهکشان کمابیش با یک سرعت به دور مرکز کهکشان می چرخند.
این جرم اسرارآمیز و نادیدنی به عنوان ماده ی تاریک شناخته شد. ماده ی تاریک از روی نیروی گرانشی که به ماده ی معمولی وارد می کند وجود خود را نشان می دهد. بنا به یک فرضیه، این چیز مرموز می تواند از ذراتی عجیب ساخته شده باشد که با نور یا ماده ی معمولی بر هم کنشی ندارند، و از همین رو آشکارسازی آن تا این حد دشوار است.
گمان می رود ماده ی تاریک 23% کیهان را تشکیل داده باشد. در مقام مقایسه، تنها 4% کیهان از ماده ی معمولی ساخته شده، که شامل ستارگان، سیاره ها و آدمیزاد می شود.
9- جهان شتاب دار و گسترش یابنده
در دهه ی 1920، اخترشناس
ادوین هابل کشفی انقلابی درباره ی کیهان انجام داد. وی با بهره از تلسکوپ نوساز رصدخانه ی
مونت ویلسون لوس آنجلس مشاهده کرد که جهان ایستا نیست، بلکه در حال گسترش است.
چند دهه بعد، در سال 1998، تلسکوپ فضایی پرکاری که نام این اخترشناس نامدار را بر خود داشت یعنی تلسکوپ فضایی هابل،
ابرنواخترهای بسیار دوردست را مورد بررسی قرار داد و دریافت که دیرزمانی پیش از این، گسترش و انبساط جهان بسیار کندتر از امروز بوده. این کشفی شگفت آور بود چرا که مدت ها پنداشته می شد که گرانش ماده ی موجود در حهان، از سرعت گسترش آن می کاهد، یا حتی به انقباض آن می انجامد.
باور بر اینست که انرژی تاریک، همان نیروی شگفت انگیزیست که با سرعتی فزاینده در حال از هم گسیختن کاینات است، ولی تاکنون ردیابی و آشکار نشده و در هاله ای از راز و ابهام باقی مانده. وجود این انرژی گریزان که گمان می رود 73% کیهان را تشکیل داده، یکی از داغ ترین موضوعات مورد بحث در کیهان شناسی می باشد.
10- هنوز خیلی چیزها را نمی دانیم
در حالی که تاکنون چیزهای بسیاری درباره ی آفرینش و فرگشت کیهان کشف شده، ولی هنوز پرسش هایی هستند که سرسختانه بی پاسخ مانده اند. ماده ی تاریک و انرژی تاریک دو تا از بزرگ ترین رازهای بر جا مانده اند، ولی کیهان شناسان به امید شناخت بهتر از چگونگی آغاز و پیدایش همه ی این ها به کاوش جهان ادامه می دهند.
در این زمینه بیشتر بخوانید:
واژه نامه:
ultraviolet - dark energy - Hubble Space Telescope - supernova - expansion - Edwin Hubble - dark matter - regular matter - Basic Newtonian physics - Vera Rubin - solar nebula - sun - solar system - star - Milky Way galaxy - galactic core - Cosmic Background Explorer - COBE - Hubble Space Telescope - galaxy - dark ages - re-ionization - nuclei - neutral atom - recombination - plasma - electrons - proton - neutron - deuterium - hydrogen - helium - inflation - David Spergel - Wilkinson Microwave Anisotropy Probe - WMAP - cosmic microwave background - Big Bang
