عالمنا الآخذ في الاتساع: العمر والتاريخ وحقائق أخرى

سمح التصوير الفضائي بالاستكشاف البصري للفضاء بشكل لم يسبق له مثيل مثل انفجار النجوم ، تصادم المجرات ، الثقوب السوداء والمزيد أصبح مرئيًا في العديد من الأطوال الموجية للطيف الكهرومغناطيسي فوق الغلاف الجوي للأرض.

(رصيد الصورة: SRON)



وُلد الكون مع الانفجار العظيم كنقطة ساخنة وكثيفة بشكل لا يمكن تصوره. عندما كان الكون في العاشرة من عمره فقط-3 .4من ثانية أو ما يقرب من ذلك - أي جزء من مائة من المليار من تريليون من تريليون من الثانية في العمر - شهدت انفجارًا لا يصدق من التوسع يُعرف باسم التضخم ، حيث توسع الفضاء نفسه أسرع من سرعة الضوء. خلال هذه الفترة ، تضاعف حجم الكون 90 مرة على الأقل ، وانتقل من الحجم دون الذري إلى حجم كرة الجولف بشكل فوري تقريبًا.



يأتي العمل الذي يذهب إلى فهم الكون المتوسع من مزيج من الفيزياء النظرية والملاحظات المباشرة لعلماء الفلك. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، لم يتمكن علماء الفلك من رؤية دليل مباشر - مثل حالة موجات الجاذبية المرتبطة بخلفية الميكروويف الكونية ، الإشعاع المتبقي من الانفجار العظيم. تم التراجع بسرعة عن إعلان أولي حول العثور على هذه الموجات في عام 2014 ، بعد أن وجد علماء الفلك أن الإشارة المكتشفة يمكن تفسيرها بالغبار في مجرة ​​درب التبانة.

وفقًا لوكالة ناسا ، بعد التضخم استمر نمو الكون ، ولكن بمعدل أبطأ . مع توسع الفضاء ، برد الكون وتشكلت المادة. بعد ثانية واحدة من الانفجار العظيم ، امتلأ الكون بالنيوترونات والبروتونات والإلكترونات والإلكترونات المضادة والفوتونات والنيوترينوات.



متعلق ب: ما هي نظرية الانفجار العظيم؟

خلال الدقائق الثلاث الأولى من الكون ، ولدت عناصر الضوء خلال عملية تعرف باسم التركيب النووي للانفجار العظيم. تم تبريد درجات الحرارة من 100 نونليون (1032) كلفن إلى 1 مليار (109) كلفن ، وتصادم البروتونات والنيوترونات لتكوين الديوتيريوم ، وهو نظير لـ هيدروجين . يتم الجمع بين معظم الديوتيريوم الهيليوم ، ومقادير ضئيلة من الليثيوم تم إنشاؤها أيضًا.

خلال أول 380 ألف عام أو نحو ذلك ، كان الكون في الأساس حارًا جدًا بحيث لا يسطع الضوء ، وفقًا للمركز الوطني الفرنسي لأبحاث الفضاء (المركز الوطني لدراسات الفضاء ، أو CNES). حطمت حرارة الخلق الذرات مع بعضها بقوة كافية لتفتيتها إلى بلازما كثيفة ، وهي مادة غير شفافة. حساء البروتونات والنيوترونات والإلكترونات ذلك الضوء المتناثر مثل الضباب.



بعد 380000 سنة تقريبًا من الانفجار العظيم ، بردت المادة بدرجة كافية لتشكل الذرات خلال عصر إعادة التركيب ، مما أدى إلى غاز محايد كهربيًا شفافًا وفقًا لوكالة ناسا. هذه المجموعة تفقد الوميض الأولي للضوء الذي تم إنشاؤه أثناء الانفجار العظيم ، والذي يمكن اكتشافه اليوم إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف . ومع ذلك ، بعد هذه النقطة ، غرق الكون في الظلام ، حيث لم تتشكل أي نجوم أو أي أجسام ساطعة أخرى.

بعد حوالي 400 مليون سنة من الانفجار العظيم ، بدأ الكون في الظهور من العصور الكونية المظلمة خلال حقبة إعادة التأين. خلال هذا الوقت ، الذي استمر أكثر من نصف مليار سنة ، انهارت كتل من الغاز بما يكفي لتشكيل النجوم والمجرات الأولى ، التي تأين ضوءها فوق البنفسجي النشط ودمر معظم الهيدروجين المحايد.

على الرغم من توسع الكون تباطأ تدريجيا لأن المادة في الكون تشد نفسها عن طريق الجاذبية ، بعد حوالي 5 أو 6 مليارات سنة من الانفجار العظيم وفقًا لوكالة ناسا ، بدأت قوة غامضة تسمى الآن الطاقة المظلمة في تسريع توسع الكون مرة أخرى ، وهي ظاهرة مستمرة حتى اليوم.



بعد 9 مليارات سنة بقليل بعد الانفجار العظيم ، ولد نظامنا الشمسي.

الانفجار الكبير

لم يحدث الانفجار العظيم على أنه انفجار بالطريقة المعتادة التي يفكر بها المرء في مثل هذه الأشياء ، على الرغم من أنه قد يتجمع من اسمه. الكون لم يتوسع في الفضاء كما الفضاء لم يكن موجودا قبل الكون ، وفقًا لوكالة ناسا بدلاً من ذلك ، من الأفضل التفكير في الانفجار العظيم على أنه الظهور المتزامن للفضاء في كل مكان في الكون . لم يتمدد الكون من أي بقعة منذ الانفجار العظيم - بل إن الفضاء نفسه يتمدد ويحمل المادة معه.

بما أن الكون بتعريفه يشمل كل الفضاء والزمان كما نعرفه ، تقول ناسا إنه كذلك ما وراء نموذج الانفجار العظيم لقول ما الذي يتمدد الكون فيه أو ما الذي أدى إلى الانفجار العظيم. على الرغم من وجود نماذج تتكهن حول هذه الأسئلة ، إلا أن أياً منها لم يقدم تنبؤات قابلة للاختبار بشكل واقعي حتى الآن.

في عام 2014 ، أعلن علماء من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية أنهم عثروا على إشارة خافتة في الخلفية الكونية الميكروية التي يمكن أن تكون أول دليل مباشر على موجات الجاذبية ، التي تعتبر نفسها `` مسدس دخان '' للانفجار العظيم. كانت النتائج محل نقاش ساخن ، وسرعان ما تراجع علماء الفلك عن نتائجهم عندما أدركوا أن الغبار في مجرة ​​درب التبانة يمكن أن يفسر نتائجهم. تموجات غامضة

يحتوي العنقود الكروي NGC 6397 على حوالي 400000 نجم ويقع على بعد حوالي 7200 سنة ضوئية في كوكبة أرا الجنوبية. مع عمر يقدر بـ 13.5 مليار سنة ، فمن المحتمل أن يكون من بين أولى أجسام المجرة التي تشكلت بعد الانفجار العظيم.

يحتوي العنقود الكروي NGC 6397 على حوالي 400000 نجم ويقع على بعد حوالي 7200 سنة ضوئية في كوكبة أرا الجنوبية. مع عمر يقدر بـ 13.5 مليار سنة ، فمن المحتمل أن يكون من بين أولى أجسام المجرة التي تشكلت بعد الانفجار العظيم.(مصدر الصورة: المرصد الأوروبي الجنوبي)

سن

يقدر عمر الكون حاليًا بحوالي 13.8 مليار سنة ، أي يزيد أو يقل عن 130 مليون سنة. بالمقارنة ، يبلغ عمر النظام الشمسي حوالي 4.6 مليار سنة فقط.

جاء هذا التقدير من قياس تركيبة المادة وكثافة الطاقة في الكون. سمح هذا للباحثين بحساب مدى سرعة توسع الكون في الماضي. بهذه المعرفة ، يمكنهم إعادة عقارب الساعة إلى الوراء و استقراء عندما حدث الانفجار الكبير . الوقت بين ذلك الحين والآن هو عصر الكون.

بنية

يعتقد العلماء أنه في اللحظات الأولى من الكون ، لم يكن هناك بنية يمكن الحديث عنها ، مع توزيع المادة والطاقة بشكل موحد تقريبًا في جميع أنحاء. وفقًا لوكالة ناسا ، فإن برنامج سحب الجاذبية للتقلبات الصغيرة في كثافة المادة في ذلك الوقت أدت إلى ظهور بنية شبيهة بالشبكة من النجوم والفراغ الذي نراه اليوم. تسحب المناطق الكثيفة المزيد والمزيد من المواد من خلال الجاذبية ، وكلما ازدادت كتلتها ، زادت المادة التي يمكن أن تسحبها من خلال الجاذبية ، وتشكل النجوم ، المجرات وأكبر الهياكل المعروفة باسم عناقيد ، مجموعات عملاقة ، شعيرات وجدران ، مع 'أسوار عظيمة' من آلاف المجرات أكثر من مليار سنة ضوئية في الطول. لم تنمو المناطق الأقل كثافة ، وتطورت إلى مساحة تبدو فارغة تسمى الفراغات.

المحتوى

حتى ما يقرب من 30 عامًا ، اعتقد علماء الفلك أن الكون مكون تقريبا بالكامل من الذرات العادية أو 'مادة باريونية' وفقًا لوكالة ناسا. ومع ذلك ، في الآونة الأخيرة كان هناك المزيد من الأدلة التي تشير إلى أن معظم المكونات التي يتكون منها الكون تأتي في أشكال لا يمكننا رؤيتها.

اتضح أن الذرات تشكل فقط 4.6٪ من الكون. من الباقي ، 23 بالمائة يتكون من مادة مظلمة ، والتي من المحتمل أن تتكون من نوع واحد أو أكثر من الجسيمات دون الذرية التي تتفاعل بشكل ضعيف جدًا مع المادة العادية ، و 72 بالمائة مصنوعة من الطاقة المظلمة ، والتي من الواضح أنها تدفع بالتوسع المتسارع لـ الكون.

عندما يتعلق الأمر بالذرات المألوفة لدينا ، يتكون الهيدروجين حوالي 75 بالمائة بينما يشكل الهيليوم حوالي 25٪ ، إلا أن العناصر الأثقل تشكل جزءًا صغيرًا فقط من ذرات الكون ، وفقًا لوكالة ناسا.

شكل

يعتمد شكل الكون وما إذا كان محدودًا أم لا نهائيًا في المدى على الصراع بين معدل تمدده وجاذبية الجاذبية. تعتمد قوة الجذب المعني جزئيًا على كثافة المادة في الكون.

إذا تجاوزت كثافة الكون قيمة حرجة معينة ، فإن الكون يكون ' مغلق 'و' منحني موجب 'مثل سطح الكرة. هذا يعني أن الحزم الضوئية التي تكون متوازية في البداية سوف تتقارب ببطء ، وتعبر في النهاية وتعود إلى نقطة البداية ، إذا استمر الكون لفترة كافية. إذا كان الأمر كذلك ، وفقًا لوكالة ناسا ، الكون ليس لانهائيا ولكن ليس له نهاية ، تمامًا كما أن المساحة الموجودة على سطح الكرة ليست لانهائية ولكن ليس لها بداية أو نهاية للتحدث عنها. سيتوقف الكون في النهاية عن التوسع ويبدأ في الانهيار على نفسه ، ما يسمى بـ 'الأزمة الكبيرة'.

إذا كانت كثافة الكون أقل من هذه الكثافة الحرجة ، فإن هندسة الفضاء تكون ' افتح 'و' منحني بشكل سلبي 'مثل سطح السرج. إذا كان الأمر كذلك ، فإن الكون ليس له حدود ، وسوف توسع إلى الأبد .

إذا كانت كثافة الكون تساوي بالضبط الكثافة الحرجة ، فإن هندسة الكون تكون ' مسطحة مع وجود انحناء صفري مثل ورقة ، وفقًا لوكالة ناسا. إذا كان الأمر كذلك ، فإن الكون ليس له حدود وسوف يتمدد إلى الأبد ، لكن معدل التمدد سوف يتوسع تدريجياً تقترب من الصفر بعد فترة زمنية لانهائية . تشير القياسات الحديثة إلى أن الكون مسطح بهامش خطأ 2٪ فقط.

من الممكن أن يكون للكون شكل أكثر تعقيدًا بشكل عام بينما يبدو أنه يمتلك انحناءًا مختلفًا. على سبيل المثال ، يمكن أن يمتلك الكون الامتداد شكل طارة ، أو دونات .

توسيع الكون

في العشرينات من القرن الماضي ، عالم الفلك إدوين هابل اكتشف ال لم يكن الكون ثابتًا . بدلا من ذلك ، كان يتوسع. الاكتشاف الذي كشف أن الكون ولد على ما يبدو في الانفجار العظيم.

بعد ذلك ، ساد الاعتقاد لفترة طويلة أن خطورة المادة في الكون كانت مؤكدة إبطاء توسع الكون . ثم ، في عام 1998 ، تلسكوب هابل الفضائي كشفت ملاحظات المستعرات الأعظمية البعيدة جدًا أنه منذ زمن طويل ، كان الكون يتوسع بشكل أبطأ مما هو عليه اليوم. بعبارة أخرى ، لم يكن توسع الكون يتباطأ بسبب الجاذبية ، بل كان يتسارع لسبب غير مفهوم. اسم القوة المجهولة التي تقود هذا التوسع المتسارع هو الطاقة المظلمة ، وتظل واحدة من أعظم الألغاز في العلم.

شارك في التغطية نولا تايلور ريد وإليزابيث هويل ، مساهمين في موقع demokratija.eu.