1401/05/17
تحریریه کهکشان
بیگ بنگ
حدود 13.7 میلیارد سال پیش، همه چیز در کل جهان در یک تکینگی بی نهایت کوچک متراکم شد، نقطه ای از چگالی و گرمای بی نهایت. ناگهان، یک انبساط انفجاری آغاز شد و جهان ما را با سرعتی بیشتر از سرعت نور به سمت بیرون پرتاب کرد. این دوره تورم کیهانی بود که تنها کسری از ثانیه طول کشید - طبق نظریه فیزیکدان آلن گوث در سال 1980 که طرز فکر ما را در مورد بیگ بنگ (big bang)، مه‌بانگ یا انفجار بزرگ برای همیشه تغییر داد. هنگامی که تورم کیهانی به پایانی ناگهانی و هنوز مرموز رسید، توصیفات کلاسیک تری از انفجار بزرگ مطرح شد. سیل ماده و تشعشع، که به عنوان «گرم شدن مجدد» شناخته می شود، شروع به پر کردن جهان ما با موادی کرد که امروز می شناسیم: ذرات، اتم ها، موادی که به ستاره ها و کهکشان ها و غیره تبدیل می شوند .
بازسازی دوران نوزادی کیهان
از آنجایی که ما نمی‌توانیم مستقیماً انفجار بزرگ را ببینیم، دانشمندان در تلاش بوده‌اند تا از طریق اقدامات دیگر بیگ بنگ را "دیدن" کنند. در یک مورد، کیهان شناسان با شبیه سازی 4000 نسخه از جهان کنونی بر روی یک ابررایانه عظیم، بر روی rewind فشار می دهند (در برگه جدید باز می شود) تا به اولین لحظه پس از انفجار بزرگ برسند.
ماساتو شیراساکی، رهبر این مطالعه، کیهان شناس رصدخانه ملی نجوم ژاپن (NAOJ) در ایمیلی به Live Science نوشت: «ما در تلاشیم تا کاری انجام دهیم مانند حدس زدن شکل کودکی جهان خود، از روی آخرین عکس».
با آنچه در مورد جهان امروزی شناخته شده است، محققان در این مطالعه 2021 درک خود را از نحوه تعامل نیروهای گرانشی در جهان اولیه با هزاران جهان مدل‌سازی شده کامپیوتری مقایسه کردند. اگر آنها می توانستند شرایط شروع جهان های مجازی خود را پیش بینی کنند، امیدوار بودند که بتوانند به طور دقیق پیش بینی کنند که جهان خودمان در ابتدا چگونه به نظر می رسید.
محققان دیگر راه های مختلفی را برای بازجویی از آغاز جهان ما انتخاب کرده اند.
در یک مطالعه در سال 2020، محققان این کار را با بررسی شکاف بین ماده و پادماده انجام دادند. در این مطالعه، که هنوز توسط همتایان بررسی نشده است، آنها پیشنهاد کردند که عدم تعادل در مقدار ماده و پادماده در جهان به مقادیر بسیار زیاد ماده تاریک جهان مربوط می شود، ماده ناشناخته ای که بر گرانش تأثیر می گذارد و در عین حال برهم کنش ندارد. با نور آنها پیشنهاد کردند که در لحظات حساس بلافاصله پس از انفجار بزرگ، جهان ممکن است برای ساختن ماده بیشتر از معکوس خود، ضد ماده، تحت فشار قرار گرفته باشد، که پس از آن می تواند منجر به تشکیل ماده تاریک شود.
عمر جهان چقدر است؟
CMB (در کیهان‌شناسی بیگ بنگ، پس‌زمینه مایکروویو کیهانی (CMB، CMBR) تابش الکترومغناطیسی است که باقیمانده‌ای از مراحل اولیه کیهان است که به عنوان «تابش باقی‌مانده» نیز شناخته می‌شود.) توسط بسیاری از محققان در حال حاضر و با بسیاری از ماموریت های فضاپیما مشاهده شده است. یکی از معروف‌ترین ماموریت‌های فضایی برای انجام این کار، ماهواره کاوشگر پس‌زمینه کیهانی (COBE) ناسا بود که در دهه 1990 از آسمان نقشه‌برداری کرد.
چندین ماموریت دیگر از COBE پیروی کرده‌اند، مانند آزمایش BOOMERANG (مشاهدات بالون تابش میلی‌متری برون‌کهکشانی و ژئوفیزیک)، کاوشگر ناهمسانگردی مایکروویو ویلکینسون ناسا (WMAP) و ماهواره پلانک آژانس فضایی اروپا.
مشاهدات پلانک که برای اولین بار در سال 2013 منتشر شد، CMB را با جزئیات بی سابقه ای ترسیم کرد و نشان داد که کیهان پیرتر از آن چیزی است که قبلاً تصور می شد: 13.82 میلیارد سال، به جای 13.7 میلیارد سال. ماموریت رصدخانه تحقیقاتی ادامه دارد و نقشه های جدید CMB به صورت دوره ای منتشر می شود.
گسترش در مقابل انفجار
اگرچه بیگ بنگ اغلب به عنوان یک "انفجار بزرگ" توصیف می شود، اما این یک تصویر گمراه کننده است. در یک انفجار، قطعات از یک نقطه مرکزی به یک فضای از قبل موجود پرتاب می شوند. اگر در نقطه مرکزی بودید، می دیدید که تمام قطعات با سرعت تقریباً یکسانی از شما دور می شوند.
اما بیگ بنگ اینطور نبود. این خود گسترش فضا بود – مفهومی که از معادلات نسبیت عام اینشتین بیرون می‌آید، اما هیچ مشابهی در فیزیک کلاسیک زندگی روزمره ندارد. این بدان معنی است که تمام فواصل در جهان با سرعت یکسان در حال کشیده شدن هستند. هر دو کهکشان که با فاصله X از هم جدا شوند با سرعت یکسان از یکدیگر دور می شوند، در حالی که کهکشانی در فاصله 2X با سرعت دو برابر آن عقب می نشیند.
تلسکوپ فضایی جیمز وب و بینگ بنگ، آیا جیمز وب میتواند مه بانگ را ببیند؟
تلسکوپ تقریباً مانند یک ماشین زمان است که به ما امکان می دهد به گذشته های دور نگاه کنیم. با کمک هابل، ناسا کهکشان‌ها را به ما نشان داده است که میلیاردها سال پیش بوده‌اند – و جانشین هابل، تلسکوپ فضایی جیمز وب، این توانایی را دارد که حتی عمیق‌تر به گذشته نگاه کند. ناسا امیدوار است که تمام راه های بازگشت به زمان شکل گیری اولین کهکشان ها، تقریبا 13.6 میلیارد سال پیش را ببیند. و بر خلاف هابل که عمدتاً در باند موج مرئی می بیند، جیمز وب یک تلسکوپ مادون قرمز است - یک مزیت بزرگ در نگاه کردن به کهکشان های بسیار دور. انبساط کیهان به این معنی است که امواج ساطع شده از آنها کشیده می شوند، بنابراین نوری که در طول موج های مرئی ساطع شده است در واقع در مادون قرمز به ما می رسد. به وسیله جیمز وب ما میتوانیم تشعشعات ناشی از بیگ بنگ را مشاهده کنیم.
منبع: space
