نظریه مهبانگ چیست؟

تصویر تلسکوپ فضایی هابل از کهکشان بسیار دور GN-z11 که در زمان کوتاهی پس از مهبانگ تشکیل شده است.

نظریه مهبانگ یا انفجار بزرگ (Big Bang) مهمترین تفسیر درباره چگونگی آغاز عالم است (در اینجا عالم یا گیتی، معادل کلمه Universe محسوب می شود که به معنای تمامی کیهان و محتوای آن است). به بیان ساده، این نظریه می گوید که عالم از یک نقطه تکینه داغ و چگال در حدود 13.7 میلیارد سال پیش آغاز گردیده که متورم شده و گسترش یافته است – ابتدا با سرعت های غیرقابل تصور، و سپس با آهنگی قابل اندازه گیری تر- و به شکل کیهان امروزین که هنوز در حال گسترش است تکامل یافته است.

فناوری موجود هنوز به ستاره شناسان امکان نمی دهد به ابتدای تولد عالم بنگرند، بیشتر آنچه ما در مورد مهبانگ می دانیم از فرمولها و مدلهای ریاضی آمده است. لیکن ستاره شناسان می توانند اکو یا بازگشت صدای انبساط اولیه عالم را از طریق پدیده‌ای به نام تابش مایکروویو پیش زمینه‌ای کیهانی (cosmic microwave background=CMB) دریابند.

در حالی که بیشتر جامعه علمی ستاره شناسان نظریه را پذیرفته اند، نظریه پردازانی هستند که تفاسیری جایگزین برای مهبانگ دارند، از جمله نظریه تورم ازلی و یک عالم نوسانی.

تولد عالم

حدود 13.7 میلیارد سال پیش همه پیز در عالم در یک تکینگی بی نهایت کوچک متراکم شده بود، نقطه ای با چگالی و حرارت نامحدود.

به ناگاه، یک انفجار روی داد و عالم ما را با سرعتی فراتر از نور به سمت بیرون متورم ساخت. این دوره انبساط کیهانی کسر کوچکی از ثانیه به طول انجامید، 10 به توان منفی 32 یا یک صدم میلیونیم تریلیونم تریلیونم ثانیه!. این زمان در نظریه آلن گاث (Alan Guth) به سال 1980 آمده است، دانشمندی که شیوه اندیشیدن ما درباره مهبانگ را تغییر داد.

وقتی تورم کیهانی با توقفی ناگهانی (که هنوز علت آن نامعلوم است) مواجه شد، توصیف سنتی تر از مهبانگ آغاز شد. جریانی از ماده و تشعشع که به نام "گرمایش دوباره" خوانده می‌شود شروع به پر کردن عالم ما با ماده ای کرد که امروزه می شناسیم: ذرات، اتمها، موادی که به ستارگان و کهکشان ها و مانند آنها تبدیل شدند.

این اتفاق تنها در عرض اولین ثانیه پس از تولد عالم روی داد، وقتی دمای همه چیز بطور غیرقابل باوری بالا بود، حدود 5.5 میلیارد درجه سلسیوس. کیهان حالا محتوی آرایه وسیعی از ذرات بنیادی مانند نوترون ها، الکترون ها و پروتون ها بود – مواد خامی مه اجزای سازنده همه آنچه امروز موجود است شدند.

این سوپ اولیه غیرقابل دیدن بود زیرا شامل نور مرئی نبود. الکترونهای آزاد باعث شدند نور (فوتونها) پراکنده شوند درست مانند روشی که نور خورشید از ذرات آب موجود در ابرها پراکنده می شود. در طول زمان، این الکترونهای آزاد با هسته های اتمی ملاقات کرده و اتمهای خنثا یا اتمهایی با بار الکتریکی مثبت و منفی معادل ساختند.

این واقعه اجازه داد نور بالاخره حدود 380 هزار سال پس از مهبانگ از درون ماده تابیدن آغاز کند.

این نور که گاهی اوقات پس تابش (afterglow) ی مهبانگ نامیده می شود، به نام "تابش مایکروویو پس زمینه ای کیهانی" نیز موسوم است که ابتدا توسط رالف آلفر و سایر دانشمندان در 1948 پیش بینی شده بود و تنها تصادفا بیست سال بعد بطور عملی کشف شد.

نقشه ای از تابش مایکروویو پس زمینه ای کیهانی که مهمترین باقیماندع پس از مهبانگ است. این نقشه توسط ماهواره پلانک تهیه شده و قدیمی ترین نور در کیهان را نشان می دهد. این نقظه به پیش بینی سن عالم کمک می کند.

این کشف تصادفی وقتی روی داد که آرنو پنزیاس و رابرت ویلسون، هر دو از آزمایشگاه های تلفن بل در نیوجرسی، یک گیرنده رادیویی در 1965 می ساختند و دماهایی بالاترز از حد انتظار دریافت کردند. در ابتدا آنها تصور کردند این دریافت غیرعادی به علت کبوترهایی است که می کوشند درون آنتن ها رسوخ کنند و نیز فضولاتی که از خود برجای می گذارند، اما پس از پاک کردن آنتن ها و متفرق کردن کبوترها هنوز این دریافت غیرعادی ادامه داشت.

بطور همزمان یک تیم از دانشگاه پرینستون تحت مدیریت رابرت دیک این تابش پس زمینه ای را کشف کرد. هر دو گروه یافته های حود را در نشریه ستاره شناسی به سال 1965 منتشر کردند.

خط زمانی رویدادهای پس از مهبانگ

آیا نظریه مهبانگ ثابت شده است؟

شواهد نیرومندی برای نظریه مهبانگ وجود دارد و تمام آمایشات انجام شده وجود آن را ثابت کرده اند. اثبات ریاضی زیادی برای این نظریه وجود دارد اما دانشمندان تنها می توانند بگویند شواهد موجود از این نظریه حمایت می کنند.

بنابراین یک پاسخ کوتاه این است که تمام شواهد موجود از این نظریه حمایت کرده اند که سه تا از مهمترین آنها عبارتند از:

1) قانون هابل نشان می دهد اشیای دوردست با سرعتی متناسب با فاصله خود از ما می گریزند- که زمانی روی می دهد که در تمامی جهت ها انبساط یکنواخت داشته باشیم. این امر مبین این است که زمانی تمام چیزها به یکدیگر نزدیکتر بوده اند (نقطع رویداد مهبانگ).

2) خواص تابش مایکرو ویو پس زمینه ای کیهانی. این پدیده نشان می دهد که عالم از درون یک گاز یونیزه شده (یک پلاسما) و یک گاز خنثا عبور کرده است. چنین گذاری مستلزم یک عالم داغ و چگال است که با انبساط خود سردتر شده است. این گذار حدود 400 هزار سال پس از مهبانگ روی داده است.

3) فراوانی نسبی عناصر سبک (هلیوم 4، هلیوم 3، لیتیوم 7 و دوتریم). این عناصر در طی دوره سنتز هسته ای مهبانگ در چند دقیقه نخست پس از مهبانگ روی داده است. فراوانی آنها نشان می دهد که عالم در گذشته واقعا داغ و چگال بوده است.

منبع: Space.com

---

دستیار پژوهش در انجام پروژه های دانشگاهی

با بیش از بیست سال سابقه کار مفید

تیم پژوهشی حرفه ای

تلفن تماس (ترجیحا پیامک): 09360771981

---