تاریخ علمی جهان – بخش چهارم

بیگ بنگ: جهان به تدریج سردتر می شود و با گذشت ۳۸۰ هزار سال الکترونها می توانند ملاقاتی پایدار با هسته داشته باشند. پس از پیدایش اتمها، در طی یک دوره زمانی طولانی بخشهایی از جهان تقریباً یکنواخت که اندکی چگالتر بودند به تدریج توسط گرانش ، مواد نزدیک خود را جذب کرده و چگالتر شدند.

تصویری از درصد بندی میزان ماده، ماده تاریک و انرژی تاریک در کیهان

تصویری از درصد بندی میزان ماده، ماده تاریک و انرژی تاریک در کیهان

با ادامه تدریجی این فرآیند نهایتا ابرهای گاز، ستاره ها، کهکشانها و سایر ساختارهای نجومی که امروز قابل مشاهده هستند شکل گرفتند. این موضوع به نظر بدیهی می رسد. ظاهرا برای این قسمت نیازی به درک فرمولهای ریاضی نداریم. در یک ابر فضایی، اگر تصادفا یک بخش چگال تر شود، باعث تمرکز گرانش در آن ناحیه شده و مواد اطراف را به خود جذب می کند و خود باعث افزایش قدرت گرانش می شود و …، اما معادلات ریاضی فیزیکی با این تصور ساده همخوانی ندارد. تا مدتها فیزیکدانان هیچ مکانیسمی که منجر به پیدایش کهکشانها شود را پیدا نمی کردند. مهمترین شبیه سازی کامپیوتری جهان پس از بیگ بنگ که توسط کیهان شناس مکزیکی – بریتانیایی، کارلوس فرنک انجام پذیرفت، نشان می داد که ستاره ها ، غبار فضایی و قوانین جاذبه نمی توانند از واپاشی یک کهکشان جلوگیری کنند. بنابراین همه چیز حکایت از ناپایداری و واپاشی کهکشانها داشت تا اینکه …

بیش از ۴۰ سال پیش خانم ستاره شناسی به نام ورا روبن (Vera Rubin ) آمریکایی مطالعه ای را بر روی سرعت چرخش ستاره ها در کهکشان آندرومدا آغاز کرد. او متوجه شد سرعت ستاره های دور از مرکز با آنهایی که نزدیک بودند، تفاوتی ندارد! این کاملا برخلاف قوانین گرانش نیوتن است. گرانش با افزایش فاصله کاهش پیدا می کند. در واقع همانند سیاره های دستگاه خورشیدی، ستاره های دورتر می بایست سرعت کندتری داشته باشند. در ادامه وی متوجه شد که این پدیده راز گونه برای کهکشانهای دیگر نیز صادق است. این موضوع به حدی عجیب بود که دیگر اختر شناسان را وادار به تکرار این مشاهدات کند، اما نتیجه همان بود. اکنون معمایی بسیار بزرگ برای دانشمندان به وجود آمده بود. تنها یک چیز می تواند این پدیده را توجیه کند: ماده تاریک! ماده ای که همچون نامش نامرئی بوده و توسط روشهای جاری قابل کشف و مشاهده نیست. اگر این ماده به میزان مناسبی در کهکشانها گنجانده شود، به خاطر نیروی جاذبه اش می تواند سرعت ستاره ها را به دور مرکز توجیه کند. نحوه توزیع ماده تاریک در یک کهکشان برعکس ماده مرئی است. هرچه به سمت مرکز کهکشان پیش می رویم ، مقدار و چگالی ماده معمولی بیشتر می شود، درحالیکه مقدار ماده تاریک با دور شدن از مرکز افزایش می یابد!

galaxy

همانطور که قبلا گفتیم یکی از مهمترین شواهد برای اثبات نظریه نسبیت عام، انحراف نور از کنار توده های پرجرم فضایی است. ستاره ها، کهکشانها و خوشه های کهکشانی ، شبیه یک لنز، نور را منحرف می کنند. میزان این انحراف به جرم این توده ها بستگی دارد. با تلسکوپها و روشهای دقیق می توان میزان انحراف نوری که از کنار یک کهکشان می گذرد را اندازه گرفت و بدین ترتیب، جرم آن کهکشان را محاسبه کرد. با مشاهده انحراف نور کهکشانهایی که از نزدیک کهکشانهای دیگر عبور می کنند، معلوم شد که جرم کهکشانها ۶ برابر بیشتر از آن چیزی است که دیده می شود. نتیجه اینکه ماده تاریک ۵ برابر ماده معمولی یا باریونی است که شامل پروتونها و نوترونها شده و مرئی می باشد.

جالب تر اینکه همان شبیه سازی کارلوس فرنک بر اساس میزان ماده و قوانین جاذبه نشان داد، زمانی کهکشانها به شکل امروزین خود تشکیل می شوند که ماده تاریک، بیش از ۵ برابر ماده قابل مشاهده باشد. طبق این محاسبات، حدود یک میلیارد سال پس از بیگ بنگ خوشه هایی از ماده تاریک تشکیل می شود. گازهای مملو از هیدروژن جذب این خوشه ها شده و ستاره ها متولد می شوند. سپس این خوشه ها جذب یکدیگر شده و چند میلیارد سال بعد کهکشانها و از جمله کهکشان چرخشی راه شیری تشکیل شدند. اگر ماده تاریک و جاذبه آن نبود، نه کهکشانی بود، نه ستاره ای ، نه سیاره ای و طبعا نه موجود زنده ای! این جاست که مرز علم و تخیل در هم می شکند! ظاهرا تمامی ساختار جهانی که ما می شناسیم و حتی وجود خود ما به یک شبح تاریک وابسته است! آیا رد پایی از ماده تاریک وجود دارد؟ طبعا این ماده بدون بار الکتریکی بوده و با نور و الکترومغناطیس تعاملی ندارد، اما آیا می توان صرفا برای فرار از مشکل جاذبه آن را وارد تالار علمی و معادلات کرد؟ چقدر باید در انتظار یافتن ردپایی از آن صبر کرد؟ شاید این قوانین گرانش یا ماهیت فضا – زمان است که به تعریف جدیدی نیاز دارند!

ادامه دارد …

نویسنده : احمد مصدر – عضو پیوسته بیگ بنگ

منابع:

لحظه آغاز ، جیمز ترفیل، ترجمه بهزاد قرمان و فرامرز صبوری، چاپ اول،نشر نما
اسرار کهکشانها ، گورویچ و چرنین، ترجمه نوقابی، چاپ اول، انتشارات آستان قدس
سه دقیقه اول ، استیون واینبرگ ، ترجمه خواجه پور
کیهان در پوست گردو، استیون هاوکینگ، ترجمه محمد قصاع، به نشر


(9 نفر , میانگین : 4٫67 از 5)

لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=18920


توجه : هرگونه استفاده از این مطلب بدون ذکر نام 'سایت علمی بیگ بنگ' و لینک به این مقاله غیر قانونی و از لحاظ اخلاقی غیر انسانی می باشد، لطفا به حقوق مولف احترام بگذارید.

مطالب علمی مرتبط

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *