کیهان ساکن نیست. این توسط مطالعات ادوین هابل ستاره شناس در سال 1929، یعنی تقریبا 90 سال پیش، تأیید شد. او با مشاهدات حرکت کهکشان ها به این ایده منجر شد. یکی دیگر از کشفیات اخترفیزیکدانان در پایان قرن بیستم، محاسبه انبساط جهان با شتاب بود.
نام انبساط کیهان چیست
برخی از مردم از شنیدن چیزی که دانشمندان آن را انبساط جهان می نامند شگفت زده می شوند. بیشتر این نام با اقتصاد و با انتظارات منفی همراه است.
تورم فرآیند انبساط کیهان بلافاصله پس از ظهور و با شتاب شدید است. ترجمه شده از انگلیسی، "inflation" - "pump up"، "inflate".
تردیدهای جدید در مورد وجود انرژی تاریک به عنوان عاملی در نظریه تورم کیهان مورد استفاده مخالفان نظریه انبساط است.
سپس دانشمندان نقشه ای از سیاهچاله ها را پیشنهاد کردند. داده های اولیه با داده های به دست آمده در مرحله بعدی متفاوت است:
- شصت هزار سیاهچاله با بیشترین فاصلهبیش از یازده میلیون سال نوری دورتر - داده های چهار سال پیش.
- یکصد و هشتاد هزار کهکشان سیاهچاله در فاصله سیزده میلیون سال نوری از ما. داده های به دست آمده توسط دانشمندان، از جمله فیزیکدانان هسته ای روسی، در اوایل سال 2017.
به گفته اخترفیزیکدانان، این اطلاعات با مدل کلاسیک جهان در تضاد نیست.
نرخ انبساط کیهان چالشی برای کیهان شناسان است
نرخ انبساط در واقع یک چالش برای کیهان شناسان و ستاره شناسان است. درست است، کیهان شناسان دیگر استدلال نمی کنند که نرخ انبساط کیهان پارامتر ثابتی ندارد، اختلافات به سطح دیگری منتقل شدند - زمانی که انبساط شروع به شتاب گرفتن کرد. داده‌های رومینگ طیف از ابرنواخترهای نوع 1 بسیار دور ثابت می‌کند که انبساط یک فرآیند شروع ناگهانی نیست.
دانشمندان بر این باورند که جهان در پنج میلیارد سال اول منقبض شد.
اولین پیامدهای انفجار بزرگ ابتدا یک انبساط قدرتمند را برانگیخت و سپس یک انقباض آغاز شد. اما انرژی تاریک همچنان بر رشد کیهان تأثیر داشت. و با شتاب.
دانشمندان آمریکایی شروع به ایجاد نقشه ای از اندازه کیهان برای دوره های مختلف کرده اند تا بفهمند این شتاب از چه زمانی شروع شده است. کیهان شناسان با مشاهده انفجارهای ابرنواختر و همچنین جهت تمرکز ماده تاریک در کهکشان های باستانی متوجه ویژگی های شتاب شده اند.
چرا کیهان "شتاب می گیرد"
در ابتدا فرض بر این بود که در نقشه کامپایل شده اندازه کیهان، مقادیر شتاب خطی نبودند، بلکه به یک سینوسی تبدیل شدند. آن را "موج جهان" نامیدند.
موج کیهان می گوید که شتاب با سرعت ثابتی پیش نرفت: سرعتش کم شد، سپس شتاب گرفت. و چندین بار. دانشمندان بر این باورند که در 13.81 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ، هفت فرآیند از این قبیل وجود داشته است.
با این حال، کیهان شناسان هنوز نمی توانند به این سوال پاسخ دهند که چه چیزی شتاب-کاهش را تعیین می کند. مفروضات به این ایده خلاصه می شود که میدان انرژی که انرژی تاریک از آن سرچشمه می گیرد، تابع موج کیهان است. و با حرکت از یک موقعیت به موقعیت دیگر، کیهان یا شتاب خود را گسترش می دهد یا آن را کاهش می دهد.
علی رغم قانع کننده بودن استدلال ها، آنها همچنان یک نظریه باقی مانده اند. اخترفیزیکدانان امیدوارند که اطلاعات به دست آمده از تلسکوپ مداری پلانک وجود موجی در جهان را تایید کند.
وقتی انرژی تاریک پیدا شد
برای اولین بار در دهه نود به دلیل انفجارهای ابرنواختر شروع به صحبت در مورد آن کردند. ماهیت انرژی تاریک ناشناخته است. اگرچه آلبرت انیشتین ثابت کیهانی را در نظریه نسبیت خود مشخص کرد.
در سال 1916، صد سال پیش، جهان هنوز تغییرناپذیر در نظر گرفته می شد. اما گرانش مداخله کرد: توده‌های کیهانی بدون تغییر به یکدیگر برخورد می‌کردند، اگر جهان ساکن بود. انیشتین گرانش را به دلیل نیروی دافعه کیهانی اعلام می کند.
ژرژ لماتر آن را از طریق فیزیک توجیه می کند. خلاء حاوی انرژی است. به دلیل تردید او منجر بهظهور ذرات و تخریب بیشتر آنها، انرژی نیروی دافعه پیدا می کند.
وقتی هابل انبساط جهان را ثابت کرد، انیشتین ثابت کیهان‌شناسی را مزخرف نامید.
تاثیر انرژی تاریک
جهان با سرعت ثابتی از هم جدا می شود. در سال 1998، داده هایی از تجزیه و تحلیل انفجارهای ابرنواختر نوع 1 به جهان ارائه شد. ثابت شده است که جهان سریعتر در حال رشد است.
این به دلیل یک ماده ناشناخته اتفاق می افتد، به آن لقب "انرژی تاریک" داده شد. به نظر می رسد که تقریباً 70٪ از فضای کیهان را اشغال می کند. ماهیت، خواص و ماهیت انرژی تاریک مورد مطالعه قرار نگرفته است، اما دانشمندان آن در تلاش هستند تا دریابند که آیا این انرژی در کهکشان های دیگر وجود داشته است یا خیر.
در سال 2016، آنها نرخ دقیق انبساط را برای آینده نزدیک محاسبه کردند، اما یک اختلاف ظاهر شد: جهان با سرعتی سریعتر از آنچه اخترفیزیکدانان قبلاً تصور می کردند در حال انبساط است. در میان دانشمندان، اختلافاتی در مورد وجود انرژی تاریک و تأثیر آن بر سرعت انبساط حدود جهان شروع شد.
انبساط کیهان بدون انرژی تاریک اتفاق می افتد
نظریه استقلال انبساط جهان از انرژی تاریک توسط دانشمندان در ابتدای سال ۲۰۱۷ ارائه شد. آنها انبساط را به عنوان تغییر در ساختار جهان توضیح می دهند.
دانشمندان دانشگاه های بوداپست و هاوایی به این نتیجه رسیدند که اختلاف بین محاسبات و نرخ انبساط واقعی با تغییر در ویژگی های فضا مرتبط است. هیچ کس در نظر نگرفت که در طول انبساط چه اتفاقی برای مدل جهان می افتد.
تردید در وجود انرژی تاریک، دانشمندان توضیح می دهند: بیشترینغلظت زیاد ماده کیهان بر انبساط آن تأثیر می گذارد. در این صورت، بقیه مطالب به طور مساوی توزیع می شود. با این حال، این واقعیت ناشناخته است.
برای نشان دادن اعتبار مفروضات خود، دانشمندان مدلی از یک جهان کوچک ارائه کردند. آنها آن را به شکل مجموعه ای از حباب ها ارائه کردند و شروع به محاسبه پارامترهای رشد هر حباب با سرعت خاص خود، بسته به جرم آن کردند.
این شبیه سازی جهان به دانشمندان نشان داده است که می تواند بدون توجه به انرژی تغییر کند. دانشمندان می گویند اگر انرژی تاریک را با هم ترکیب کنید، مدل تغییر نخواهد کرد.
به طور کلی، بحث هنوز ادامه دارد. حامیان انرژی تاریک می گویند که این انرژی بر انبساط مرزهای کیهان تأثیر می گذارد، مخالفان بر سر موضع خود ایستاده اند و استدلال می کنند که تمرکز ماده مهم است.
نرخ انبساط کیهان اکنون
دانشمندان متقاعد شده اند که جهان پس از انفجار بزرگ شروع به رشد کرد. سپس، تقریباً چهارده میلیارد سال پیش، معلوم شد که سرعت انبساط جهان از سرعت نور بیشتر است. و به رشد خود ادامه می دهد.
کوتاه ترین تاریخ زمان توسط استیون هاوکینگ و لئونارد ملودینوف اشاره می کند که سرعت انبساط مرزهای جهان نمی تواند از 10٪ در هر میلیارد سال تجاوز کند.
برای تعیین نرخ انبساط کیهان، در تابستان 2016، برنده جایزه نوبل، آدام ریس، فاصله تا قیفاوودهای در حال تپش را در کهکشان های نزدیک به یکدیگر محاسبه کرد. این داده ها به ما اجازه می دهد تا سرعت را محاسبه کنیم. مشخص شد که کهکشان‌هایی که در فاصله حداقل سه میلیون سال نوری قرار دارند، می‌توانند با سرعت تقریباً 73 کیلومتر بر ثانیه دور شوند.
نتیجه شگفت انگیز بود: تلسکوپ های در حال گردش، همان پلانک، از سرعت 69 کیلومتر بر ثانیه صحبت می کردند. چرا چنین تفاوتی ثبت شده است، دانشمندان نمی توانند پاسخ دهند: آنها چیزی در مورد منشاء ماده تاریک، که نظریه انبساط کیهان بر آن استوار است، نمی دانند.
تابش تاریک
عامل دیگری در "شتاب" کیهان توسط ستاره شناسان با کمک هابل کشف شد. اعتقاد بر این است که تشعشعات تاریک در همان ابتدای شکل گیری جهان ظاهر شده است. سپس انرژی بیشتری در آن وجود داشت، نه ماده.
تابش تاریک به انرژی تاریک کمک کرد تا مرزهای جهان را گسترش دهد. دانشمندان می گویند که اختلاف در تعیین نرخ شتاب به دلیل ماهیت ناشناخته این تابش است.
کار بیشتر توسط هابل باید مشاهدات را دقیق تر کند.
انرژی مرموز می تواند جهان را نابود کند
دانشمندان چندین دهه است که چنین سناریویی را در نظر گرفته اند، داده های رصدخانه فضایی پلانک می گوید که این به دور از حدس و گمان است. آنها در سال 2013 منتشر شدند.
"پلانک" "پژواک" انفجار بزرگ را اندازه گیری کرد که در سن کیهان در حدود 380 هزار سال ظاهر شد، دمای آن 2700 درجه بود. و دما تغییر کرد. "پلانک" همچنین "ترکیب" جهان را تعیین کرد:
- تقریباً 5٪ - ستاره ها، غبار کیهانی، گاز کیهانی، کهکشان ها؛
- تقریباً 27٪ جرم ماده تاریک است؛
- حدود 70% انرژی تاریک است.
فیزیکدان رابرت کالدول پیشنهاد کرد که انرژی تاریک قدرتی دارد که می تواند رشد کند. و این انرژی فضا-زمان را جدا خواهد کرد.این دانشمند معتقد است کهکشان در بیست تا پنجاه میلیارد سال آینده دور خواهد شد. این فرآیند با گسترش روزافزون مرزهای جهان رخ خواهد داد. این کهکشان راه شیری را از ستاره جدا می کند و همچنین متلاشی می شود.
فضا حدود شصت میلیون سال اندازه گیری شد. خورشید تبدیل به یک ستاره کوتوله محو می شود و سیارات از آن جدا می شوند. سپس زمین منفجر خواهد شد. در سی دقیقه آینده، فضا اتم ها را از هم می پاشد. آخرین آن تخریب ساختار فضا-زمان خواهد بود.
جایی که کهکشان راه شیری "پرواز می کند"
ستاره شناسان اورشلیم متقاعد شده اند که کهکشان راه شیری به حداکثر سرعت خود رسیده است که بالاتر از سرعت انبساط کیهان است. دانشمندان این موضوع را با تمایل کهکشان راه شیری به "جاذب بزرگ" که بزرگترین خوشه کهکشان در نظر گرفته می شود، توضیح می دهند. بنابراین کهکشان راه شیری صحرای فضایی را ترک می کند.
دانشمندان از روش های مختلفی برای اندازه گیری نرخ انبساط کیهان استفاده می کنند، بنابراین هیچ نتیجه واحدی برای این پارامتر وجود ندارد.
