نگاهى به چگونگى ايجاد و گسترش كيهان

همه چيز در حال گردش است. زمين به دور خورشيد مى چرخد و ماه تنها قمر زمين به دور زمين. زمين و تمامى سيارات منظومه خورشيدى نيز به دور ستاره بزرگ خورشيد مى چرخند. منظومه خورشيدى ما كه در يكى از بازوهاى كهكشان راه شيرى قرار دارد به دور هسته مركزى راه شيرى مى چرخد. كهكشان راه شيرى در خوشه اى به نام گروه محلى قرار دارد. تمامى كهكشان هاى گروه محلى نيز به دور مركز گروه محلى در حال چرخش هستند. از گردهم آمدن گروه ها و خوشه هاى بسيارى همچون گروه محلى، مجموعه بسيار بزرگ ترى به نام «ابر خوشه » تشكيل مى شود. دنيايى كه ما در آن زندگى مى كنيم از ميليون ها ابر خوشه تشكيل شده است. حالا مى خواهيم از زمين كوچكمان كه در اين دنياى بزرگ، حتى به اندازه يك نقطه كوچك هم نيست خارج شويم و به سوى اولين لحظات تشكيل عالم برويم. زمانى كه نه من و نه شما و نه هيچ موجود زنده اى وجود نداشت.
بيش از ۱۳ ميليارد سال پيش تمام انرژى هاى دنيا، يعنى تمام آن چيزى كه هم اكنون وجود دارد به صورت اصلى ترين ماده تشكيل دهنده انرژى در يك نقطه وجود داشت. (در طول مقاله از واژه هاى كيهان و عالم استفاده مى شود كه هر دو به يك معنا است. ) اين نقطه با انفجارى بزرگ منفجر شد و انرژى خود را در تمام جهات پخش كرد. اين لحظه راBig Bang (انفجار بزرگ) و در معادل فارسى«مهبانگ» مى گويند. پس از انفجار بزرگ تمام انرژى هاى دنيا كه در يك نقطه جمع شده بود در تمام جهات پخش و گسترده شد كه اكنون نيز ادامه دارد. به زبان ساده دنيا از زمان انفجار بزرگ تا اكنون در حال انبساط (باز شدن) است. پس از دو دقيقه با همجوشى پروتون ها و نوترون ها، دوتريوم درست شد. پس از سه دقيقه، هليوم از همجوشى دوتريوم، پروتون ها و نوترون ها پديدار شد. در آن موقع چگالى جرمى ماده از چگالى ماده معادل انرژى فوتون ها كمتر بوده است، در حالى كه هم اكنون چگالى جرمى ماده از چگالى ماده معادل انرژى فوتون ها بيشتر است. در ابتداى تشكيل عالم نوترون ها، پروتون ها و الكترون ها تنها سهم ناچيزى از مقدار ماده را داشتند و اين فوتون ها بوده اند كه انحناى فضا- زمان را به وجود مى آوردند.
صدهزار سال پس از تشكيل عالم، دماى كيهان هشت هزار كلوين بود در حالى كه نهصد هزار سال بعد دماى دنيا به سه هزار درجه كلوين كاهش يافت. در اين زمان به دليل افت دما و خنكى نسبى اى كه به وجود آمده بود پروتون ها و الكترون ها با يكديگر درهم آميخته شدند تا اين كه اتم هاى خنثى هيدروژن را به وجود آوردند. كيهان در اين زمان(يك ميليون سالگى) براى نخستين بار شفاف شد كه با وقوع شفافيت فوتون هاى زمينه ميكروموجى كيهانى در تمام عالم گسترش يافتند. در اين هنگام قسمت هايى از كيهان كه مقدارى از ميانگين چگال تر بودند تبديل به خوشه ها، ابرخوشه ها و كهكشان ها شدند و قسمت هاى كوچك و كم تراكم تر باقيمانده تبديل به فضاى ميان ابرخوشه ها شدند.
طى يك دوره چند ميليون ساله ابر هاى گازى به وجود آمدند كه هسته اوليه تشكيل ستارگان بودند. كهكشان راه شيرى در يك ابر چرخنده كم سرعت از هيدروژن و هليوم كه در حدود ۱۰۰ كيلوپارسك (۳۲۶ سال نورى) پهنا دارد تشكيل شد. البته هنوز معلوم نيست كه كهكشان ما از يك ابر بزرگ گازى تشكيل شده يا آن كه از تعدادى ابرهاى كوچك كه با يكديگر درهم آميخته شده اند. در سير تكميلى و گسترش عالم در مركز كهكشان راه شيرى دو مركز بسيار پرانرژى كه سياهچاله هستند به وجود آمد كه به نوعى نقطه تعادل و جاذبه گردشى كهكشان است. بيش از ۵/۴ ميليارد سال پيش منظومه خورشيدى ما در درون يكى از ابرهاى گازى كهكشان راه شيرى متولد شد. در ابتدا بخش هايى از اين ابر بزرگ شروع به متراكم شدن كرد و بر اثر كشش گرانشى فشرده شد تا به صورت يك توده كروى شكل درآمد. پس از صد هزار سال خورشيد به صورت يك كره بسيار كوچك متولد شد. خورشيد كوچك مدام داغ تر و گرم تر مى شد و به سرعت به دور خود مى چرخيد و از خود ماده در فضا رها مى كرد. پس از مدتى خورشيد به دوران بلوغ خود رسيد. در اين دوره اولين انفجارهاى هسته اى خورشيد آغاز شد كه سبب درخشش اين ستاره بزرگ مى شد. خورشيد از ابتداى پيدايش خود تاكنون مدام در حال تبديل ماده به انرژى است.
حلقه هايى از موادى كه از خورشيد جدا مى شدند كم كم به صورت اجرام كوچكى درآمدند و پس از مدتى بر اثر گرانش بسيار بالاى خورشيد در مدار هايى متفاوت شروع به چرخيدن كردند. اين اجرام كه توده هاى كوچك چرخانى در ميان توده هاى بزرگى از گاز و غبار بودند پس از طى چندين ميليون سال تبديل به سيارات بزرگ و كوچكى شدند كه امروزه به نه نام مختلف همچنان به دور خورشيد بزرگ در حال گردش هستند. هر نه سياره منظومه خورشيدى در نه مدار مختلف و در فاصله هاى معينى از خورشيد قرار دارند كه به ترتيب از اولين سياره نزديك به خورشيد عبارتند از «عطارد، زهره، زمين، مريخ، مشترى، زحل، اورانوس، نپتون و پلوتو.»
يوهان كپلر قوانين سه گانه اى را كشف و براى حركت سيارات وضع كرده است كه شامل مواد ذيل است: ۱-همه سياره ها در يك مدار بيضى شكل به گرد خورشيد مى چرخند. ۲- هر سياره اى كه در گردش خود نزديك به خورشيد مى رسد، سرعتش بيشتر مى شود. ۳- بين مسافت و دورى سياره از خورشيد با زمانى كه مدار خود را مى پيمايد، نسبت خاصى برقرار است.
سياره«پلوتو» كه در دورترين فاصله خود از خورشيد هفت ميليارد كيلومتر از آن فاصله دارد زاويه مدارى متفاوتى نسبت به ديگر سيارات دارد. مدار تمامى سيارات منظومه خورشيدى تقريباً موازى با خورشيد است اما مدار پلوتو در حدود ۴۰ درجه از مدار ديگر سيارات به دور خورشيد، داراى انحنا است. آخرين سياره منظومه خورشيدى «پلوتو» به دليل فاصله بسيار زيادى كه با زمين دارد تا سال ۱۹۳۰ كشف نشده بود تا اين كه در همين سال «كلايد تومبا» ستاره شناس آمريكايى توانست آن را رصد كند. كمترين فاصله پلوتو با زمين چهار ميليارد و سيصد ميليون كيلومتر است.
اما كلوخه هاى كوچكترى كه از خورشيد جدا شده بودند تبديل به اقمار سيارات و كلوخه هاى كوچك تر از آن ها نيز تبديل به سيارك ها شدند. تاكنون تنها در حدود ۱۱۰ سياره ديگر كشف شده است كه به دور ستاره اى همانند خورشيد در حال گردشند. سياراتى كه تاكنون كشف شده اند در فاصله هاى بسيار دورى از زمين قرار دارند و تقريباً در اندازه هاى مشترى و زحل هستند.
•••
دنياى پهناور ما همچون بادكنكى كه در حال باد شدن است مدام در حال بزرگ شدن است و هر روز بر پهناى آن افزوده مى شود. بر طبق قانون هابل كهكشان هاى دوردست با سرعتى به تناسب دوريشان از ما فاصله مى گيرند، بنابراين كيهان به طور يكنواخت در حال انبساط است. البته بايستى بدانيد كه كهكشان ها خود در حال انبساط و بزرگ شدن نيستند بلكه اين فضا- زمان است كه منبسط مى شود و كهكشان ها را با خود مى برد. براساس اين قانون اگر عالم باز يا مستوى باشد، انبساط تا بى نهايت ادامه دارد و اگر بسته باشد انبساط متوقف شده و عالم شروع به رمبش (انقباض) مى كند. چون گرانش از سرعت انبساط عالم مى كاهد ممكن است كه روزى پيروز شود و موجب توقف گسترش عالم و در نتيجه فروريختن كيهان در خود شود. براى درك بهتر مثالى بيان مى كنيم: سرعت گريز از زمين ۴/۱۱ كيلومتر بر ثانيه است. حال اگر موشكى با سرعت كمتر بخواهد از جو زمين خارج شود جاذبه زمين اين اجازه را به او نمى دهد و موشك به سمت زمين باز مى گردد. پس اگر سرعت نسبى دو كهكشان از سرعت گريزشان كمتر باشد روزى انبساط پايان يافته و كيهان شروع به انقباض مى كند و اگر سرعت گريزشان بيشتر باشد انبساط عالم ادامه خواهد داشت. براى رسيدن به پاسخى قطعى درباره سرنوشت عالم ما، در ابتدا بايستى به چگونگى پيدايش آن پى برد. هم اكنون گروهى از دانشمندان فيزيك در حال بررسى زمان صفر انفجار بزرگ از طريق «نظريه ريسمان ها» هستند. نظريه ريسمان ها فرضيه اى نوين و جديد است كه هنوز به صورت تجربى ثابت نشده است. بر طبق اين نظريه، عالم در رده اى بنيادى تر از رشته ها با ريسمان هايى ساخته شده كه با فركانس هاى مختلف ارتعاش مى كنند. پژوهش درباره ماهيت انفجار بزرگ به ظاهر تنها از طريق نظريه ريسمان ها امكان دارد اما زمان پاسخ به چنين پرسشى سخت و دشوار كه بزرگ ترين معماى عالم است هرگز معلوم نخواهد بود.

روزنامه شرق (شراگيم امينى)