نگاهی به چگونگی ایجاد و گسترش کیهان

منظومه خورشیدی ما كه در یكی از بازوهای كهكشان راه شیری قرار دارد به دور هسته مركزی راه شیری می چرخد. كهكشان راه شیری در خوشه ای به نام گروه محلی قرار دارد. تمامی كهكشان های گروه محلی نیز به دور مركز گروه محلی در حال چرخش هستند.
از گردهم آمدن گروه ها و خوشه های بسیاری همچون گروه محلی، مجموعه بسیار بزرگ تری به نام «ابر خوشه » تشكیل می شود. دنیایی كه ما در آن زندگی می كنیم از میلیون ها ابر خوشه تشكیل شده است. حالا می خواهیم از زمین كوچكمان كه در این دنیای بزرگ، حتی به اندازه یك نقطه كوچك هم نیست خارج شویم و به سوی اولین لحظات تشكیل عالم برویم. زمانی كه نه من و نه شما و نه هیچ موجود زنده ای وجود نداشت.
بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش تمام انرژی های دنیا، یعنی تمام آن چیزی كه هم اكنون وجود دارد به صورت اصلی ترین ماده تشكیل دهنده انرژی در یك نقطه وجود داشت. (در طول مقاله از واژه های كیهان و عالم استفاده می شود كه هر دو به یك معنا است. ) این نقطه با انفجاری بزرگ منفجر شد و انرژی خود را در تمام جهات پخش كرد.
این لحظه راBig Bang (انفجار بزرگ) و در معادل فارسی«مهبانگ» می گویند. پس از انفجار بزرگ تمام انرژی های دنیا كه در یك نقطه جمع شده بود در تمام جهات پخش و گسترده شد كه اكنون نیز ادامه دارد. به زبان ساده دنیا از زمان انفجار بزرگ تا اكنون در حال انبساط (باز شدن) است. پس از دو دقیقه با همجوشی پروتون ها و نوترون ها، دوتریوم درست شد. پس از سه دقیقه، هلیوم از همجوشی دوتریوم، پروتون ها و نوترون ها پدیدار شد. در آن موقع چگالی جرمی ماده از چگالی ماده معادل انرژی فوتون ها كمتر بوده است، در حالی كه هم اكنون چگالی جرمی ماده از چگالی ماده معادل انرژی فوتون ها بیشتر است. در ابتدای تشكیل عالم نوترون ها، پروتون ها و الكترون ها تنها سهم ناچیزی از مقدار ماده را داشتند و این فوتون ها بوده اند كه انحنای فضا- زمان را به وجود می آوردند.
صدهزار سال پس از تشكیل عالم، دمای كیهان هشت هزار كلوین بود در حالی كه نهصد هزار سال بعد دمای دنیا به سه هزار درجه كلوین كاهش یافت. در این زمان به دلیل افت دما و خنكی نسبی ای كه به وجود آمده بود پروتون ها و الكترون ها با یكدیگر درهم آمیخته شدند تا این كه اتم های خنثی هیدروژن را به وجود آوردند. كیهان در این زمان(یك میلیون سالگی) برای نخستین بار شفاف شد كه با وقوع شفافیت فوتون های زمینه میكروموجی كیهانی در تمام عالم گسترش یافتند. در این هنگام قسمت هایی از كیهان كه مقداری از میانگین چگال تر بودند تبدیل به خوشه ها، ابرخوشه ها و كهكشان ها شدند و قسمت های كوچك و كم تراكم تر باقیمانده تبدیل به فضای میان ابرخوشه ها شدند.
طی یك دوره چند میلیون ساله ابر های گازی به وجود آمدند كه هسته اولیه تشكیل ستارگان بودند. كهكشان راه شیری در یك ابر چرخنده كم سرعت از هیدروژن و هلیوم كه در حدود ۱۰۰ كیلوپارسك (۳۲۶ سال نوری) پهنا دارد تشكیل شد. البته هنوز معلوم نیست كه كهكشان ما از یك ابر بزرگ گازی تشكیل شده یا آن كه از تعدادی ابرهای كوچك كه با یكدیگر درهم آمیخته شده اند. در سیر تكمیلی و گسترش عالم در مركز كهكشان راه شیری دو مركز بسیار پرانرژی كه سیاهچاله هستند به وجود آمد كه به نوعی نقطه تعادل و جاذبه گردشی كهكشان است. بیش از ۵/۴ میلیارد سال پیش منظومه خورشیدی ما در درون یكی از ابرهای گازی كهكشان راه شیری متولد شد. در ابتدا بخش هایی از این ابر بزرگ شروع به متراكم شدن كرد و بر اثر كشش گرانشی فشرده شد تا به صورت یك توده كروی شكل درآمد. پس از صد هزار سال خورشید به صورت یك كره بسیار كوچك متولد شد. خورشید كوچك مدام داغ تر و گرم تر می شد و به سرعت به دور خود می چرخید و از خود ماده در فضا رها می كرد. پس از مدتی خورشید به دوران بلوغ خود رسید. در این دوره اولین انفجارهای هسته ای خورشید آغاز شد كه سبب درخشش این ستاره بزرگ می شد. خورشید از ابتدای پیدایش خود تاكنون مدام در حال تبدیل ماده به انرژی است.
حلقه هایی از موادی كه از خورشید جدا می شدند كم كم به صورت اجرام كوچكی درآمدند و پس از مدتی بر اثر گرانش بسیار بالای خورشید در مدار هایی متفاوت شروع به چرخیدن كردند. این اجرام كه توده های كوچك چرخانی در میان توده های بزرگی از گاز و غبار بودند پس از طی چندین میلیون سال تبدیل به سیارات بزرگ و كوچكی شدند كه امروزه به نه نام مختلف همچنان به دور خورشید بزرگ در حال گردش هستند. هر نه سیاره منظومه خورشیدی در نه مدار مختلف و در فاصله های معینی از خورشید قرار دارند كه به ترتیب از اولین سیاره نزدیك به خورشید عبارتند از «عطارد، زهره، زمین، مریخ، مشتری، زحل، اورانوس، نپتون و پلوتو.»
یوهان كپلر قوانین سه گانه ای را كشف و برای حركت سیارات وضع كرده است كه شامل مواد ذیل است: ۱-همه سیاره ها در یك مدار بیضی شكل به گرد خورشید می چرخند. ۲- هر سیاره ای كه در گردش خود نزدیك به خورشید می رسد، سرعتش بیشتر می شود. ۳- بین مسافت و دوری سیاره از خورشید با زمانی كه مدار خود را می پیماید، نسبت خاصی برقرار است.
سیاره«پلوتو» كه در دورترین فاصله خود از خورشید هفت میلیارد كیلومتر از آن فاصله دارد زاویه مداری متفاوتی نسبت به دیگر سیارات دارد. مدار تمامی سیارات منظومه خورشیدی تقریباً موازی با خورشید است اما مدار پلوتو در حدود ۴۰ درجه از مدار دیگر سیارات به دور خورشید، دارای انحنا است. آخرین سیاره منظومه خورشیدی «پلوتو» به دلیل فاصله بسیار زیادی كه با زمین دارد تا سال ۱۹۳۰ كشف نشده بود تا این كه در همین سال «كلاید تومبا» ستاره شناس آمریكایی توانست آن را رصد كند. كمترین فاصله پلوتو با زمین چهار میلیارد و سیصد میلیون كیلومتر است.
اما كلوخه های كوچكتری كه از خورشید جدا شده بودند تبدیل به اقمار سیارات و كلوخه های كوچك تر از آن ها نیز تبدیل به سیارك ها شدند. تاكنون تنها در حدود ۱۱۰ سیاره دیگر كشف شده است كه به دور ستاره ای همانند خورشید در حال گردشند. سیاراتی كه تاكنون كشف شده اند در فاصله های بسیار دوری از زمین قرار دارند و تقریباً در اندازه های مشتری و زحل هستند.
دنیای پهناور ما همچون بادكنكی كه در حال باد شدن است مدام در حال بزرگ شدن است و هر روز بر پهنای آن افزوده می شود. بر طبق قانون هابل كهكشان های دوردست با سرعتی به تناسب دوریشان از ما فاصله می گیرند، بنابراین كیهان به طور یكنواخت در حال انبساط است. البته بایستی بدانید كه كهكشان ها خود در حال انبساط و بزرگ شدن نیستند بلكه این فضا- زمان است كه منبسط می شود و كهكشان ها را با خود می برد. براساس این قانون اگر عالم باز یا مستوی باشد، انبساط تا بی نهایت ادامه دارد و اگر بسته باشد انبساط متوقف شده و عالم شروع به رمبش (انقباض) می كند. چون گرانش از سرعت انبساط عالم می كاهد ممكن است كه روزی پیروز شود و موجب توقف گسترش عالم و در نتیجه فروریختن كیهان در خود شود. برای درك بهتر مثالی بیان می كنیم: سرعت گریز از زمین ۴/۱۱ كیلومتر بر ثانیه است. حال اگر موشكی با سرعت كمتر بخواهد از جو زمین خارج شود جاذبه زمین این اجازه را به او نمی دهد و موشك به سمت زمین باز می گردد. پس اگر سرعت نسبی دو كهكشان از سرعت گریزشان كمتر باشد روزی انبساط پایان یافته و كیهان شروع به انقباض می كند و اگر سرعت گریزشان بیشتر باشد انبساط عالم ادامه خواهد داشت. برای رسیدن به پاسخی قطعی درباره سرنوشت عالم ما، در ابتدا بایستی به چگونگی پیدایش آن پی برد. هم اكنون گروهی از دانشمندان فیزیك در حال بررسی زمان صفر انفجار بزرگ از طریق «نظریه ریسمان ها» هستند. نظریه ریسمان ها فرضیه ای نوین و جدید است كه هنوز به صورت تجربی ثابت نشده است. بر طبق این نظریه، عالم در رده ای بنیادی تر از رشته ها با ریسمان هایی ساخته شده كه با فركانس های مختلف ارتعاش می كنند. پژوهش درباره ماهیت انفجار بزرگ به ظاهر تنها از طریق نظریه ریسمان ها امكان دارد اما زمان پاسخ به چنین پرسشی سخت و دشوار كه بزرگ ترین معمای عالم است هرگز معلوم نخواهد بود.

شراگیم امینی

منبع : شبکه فیزیکی هوپا