شگفت‌انگیزترین وقایع تاریخ کیهان؛ از انفجار بزرگ تا تولد منظومه شمسی

چگونگی پیدایش جهان هستی و کائنات و نیز زمان آغاز به حیات بشر در زمین سوال‌هایی است که همواره ذهن انسان را به خود مشغول کرده است. دانشمندان و فیلسوفان بسیاری در طول تاریخ به مطالعه و تحقیق در این باره پرداخته‌اند که در ادامه به شرح خلاصه‌ای از مهمترین وقایع تاریخ کیهان بر پایه مطالعات ثبت شده به دست کیهان شناسان پرداخته شده است؛

انفجار بزرگ/بیگ بنگ

شان کارول (Sean Carroll)، فیزیکدان نظری موسسه تکنولوژی کالیفرنیا می‌گوید که همه چیز از بیگ بنگ شروع شد؛ ۱۳.۷ میلیارد سال پیش انفجار بزرگی که یک لحظه از زمان بود و بسیاری از اوقات با محلی در فضا اشتباه گرفته می‌شود، همه چیز را آغاز کرد. منظور از همه چیز خود مفهوم زمان بوده و هر لحظه‌ زمان که از بیگ بنگ تاکنون رخ داده و اندازه‌گیری شده، نسبت به انفجار بزرگ میلیارد‌ها سال پیش بوده است.

برخلاف اسم بیگ بنگ، کارول می‌گوید که واقعه مورد نظر به صورت انفجار نبود و آنچه رخ داد بیشتر شبیه دوره‌ای از زمان بود که تمام کیهان و هر آنچه در اطراف ماست، فوق‌العاده داغ و فشرده در یک نقطه قرار گرفته بود و سپس فضا شروع به انبساط کرده و همه چیز به همه طرف گسترش پیدا کرد. مدل‌های کیهان شناسی و فیزیک نظری نشان می‌دهند که انفجار بزرگ یک نقطه بسیار کوچک با چگالی بی‌نهایت بوده است، اما تنها دلیل مطرح کردن چنین توضیحی این است که محققان از جزئیات واقعه بیگ بنگ و مشخصات فیزیکی آن اطلاع دقیقی ندارند. در واقع انفجار بزرگ و بحث رسیدن به بی‌نهایت در محاسبات ریاضی نشان می‌دهد که درک، فهم و منطق ما در مورد جهان اطراف در نقطه بیگ بنگ به کلی از بین می‌رود!

دوران تورم کیهانی؛ از مهم‌ترین وقایع تاریخ کیهان

دومین مورد از مهم‌ترین وقایع تاریخ کیهان دوران تورم کیهانی است. شاید تصور کنیم که از بیگ بنگ زمان حال فاصله‌های بین اجرام آسمانی جهان به تدریج به وجود آمده‌اند، اما بر اساس بررسی‌ها و نظریات می‌توان گفت که در ۰.۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۱ ثانیه پس از انفجار بزرگ، همه چیز به طرز شگفت‌انگیزی از هم دور شد و اجرام آسمانی که تا پیش از این زمان تقریبا به هم چسبیده بودند، فوق‌العاده از هم دور شدند.

همان‌طور که گفته شد، مدل‌های ریاضی موجود در مورد اوایل شکل‌گیری دنیا تنها نشان دهنده درک محدود ما از آن دوران هستند؛ اما کیهان شناسان و محققان با چنین نظریه‌ای موافقند چرا که با وجود اختلاف مکانی غیر قابل تصور بین اجرام آسمانی گوناگون، شباهت‌هایی بین این اجرام وجود دارد که بحث نزدیک بودن همه چیز به یکدیگر را در ابتدای واقعه بیگ بنگ تایید می‌کند. دانشمندان به مدت زمان مورد نظر که بعد از ممیز موجود و قبل از رسیدن به عدد یک، ۳۰ صفر را شامل می‌شود، دوران تورم کیهانی می‌گویند.

پلاسمای کوارک-گلوئون

تنها چند میلی‌ثانیه بعد از انفجار بزرگ، کیهان به طرز بی‌نظیری داغ بوده و دمای آن دوران در حد ۴ تا ۶ تریلیون درجه سلسیوس تخمین زده شده است. ذرات بنیادی کوارک (Quark) که معمولا در داخل پروتون‌ها و نوترون‌ها به صورت فشرده قرار گرفته‌اند، در چنین دمایی به صورت آزاد در فضای اطراف وجود داشتند.

ذره بنیادی دیگری به نام گلوئون (Gluon) که یک نیروی اساسی به نام «نیروی قوی» را به وجود می‌آورد، همراه کوارک در کل فضا گسترش یافته و مخلوط این دو نوع ذرات بنیادی نوعی مایع کهن کیهانی را تشکیل می‌دهد. علاوه بر تئوری‌های مطرح شده در این رابطه، دانشمندان موفق شده‌اند تا شرایط شگفت‌انگیز این مورد از مهمترین وقایع تاریخ کیهان را در آزمایشگاه‌های فوق پیشرفته مجهز به شتاب‌دهنده‌های ذرات شبیه‌سازی کنند؛ اما ورژن آزمایشگاهی پلاسمای کوارک-گلوئون درست مثل ورژن واقعی تنها به مدت کسری از ثانیه دوام داشت.

دوران اولیه

تنها چند هزارم ثانیه پس از وقوع انفجار بزرگ، اتفاقات فوق‌العاده مهمی رخ داد؛ با انبساط کیهان، دمای همه چیز کاهش یافت و شرایط موجود تا حدی ملایم شد که ذرات بنیادی کوارک برای تشکیل پروتون‌ها و نوترون‌های امروزی به یکدیگر نزدیک شدند.

یک ثانیه پس از بیگ بنگ چگالی کیهان به قدری کم شد که ذرات بنیادی نوترینو یا همان ذرات ارواح توانایی حرکت در فضا را بدون برخورد با اجزای دیگر کیهان پیدا کردند؛ نوترینو‌ها سبک‌ترین و کم‌تعامل‌ترین ذرات بنیادی هستند که در حال حاضر توانایی عبور از کل قطر زمین بدون برخورد با ذرات تشکیل دهنده سیاره ما را دارند. با این وجود، چگالی کیهان قبل از وضعیت رخ داده در این بخش لیست اتفاقات مهم از بیگ بنگ تا حال حاضر به قدری زیاد بود که ذرات مورد نظر توانایی جابه جایی بدون دردسر را نداشتند. حرکت نوترینو‌ها مفهومی با نام «پس‌زمینه نوترینوی کیهانی» (CNB) را به وجود آورد که دانشمندان هنوز شواهدی از وجود آن پیدا نکرده‌اند.

اولین اتم‌ها

در فهرست وقایع مهم تا اینجا تنها به دقیقه سوم شروع جهان رسیده‌ایم! تا این زمان نوترون‌ها و پروتون‌ها با یکدیگر نوعی ایزوتوپ هیدروژن را به همراه هلیوم ساختند و همچنین، مقدار اندکی عنصر سبک لیتیوم به وجود آمد. با این حال کاهش دمای کیهان باعث توقف این فرآیند شد.

تقریبا ۳۸۰ هزار سال پس از انفجار بزرگ دمای جهان به حدی پایین آمد که هیدروژن‌ها و هلیوم‌ها به همراه الکترون‌های آزاد برای ساخت اتم‌های خنثی اولیه با یکدیگر ترکیب شدند. ذرات نوری فوتون که تا پیش از این اتفاق دائما با الکترون‌ها برخورد می‌کردند، بعد از شکل‌گیری اولین اتم‌ها قادر به حرکت آزاد در فضا شده و پدیده تابش زمینه کیهانی (CMB) را به وجود آوردند. CMB اولین بار در سال ۱۹۶۵ به عنوان یکی از آثار به جا مانده از دوران اولیه پیدایش کیهان کشف شد.

دوران تاریک

در ادامه جهان وارد دوران تاریک شد؛ این دوران ۱۰۰ میلیون سال طول کشید و در طول آن، هیچ نوری از جرم‌های موجود در فضا ساطع نمی‌شد.

بررسی وضعیت دوران تاریک کیهانی به دلیل عدم وجود نور فوق‌العاده سخت است، چرا که تقریبا تمامی اطلاعات جمع‌آوری شده توسط ستاره شناسان بر اساس نور ساطع شده از طرف ستاره‌ها و اجرام آسمانی دیگر بوده و بدون وجود چنین نوری، نمی‌توان اطلاعات زیادی را در مورد پدیده مورد نظر کسب کرد.

اولین ستاره‌ها

در حدود ۱۸۰ میلیون سال پس از انفجار بزرگ، هیدروژن و هلیوم موجود در کیهان در داخل حجم‌های کروی عظیم فرو ریختند و اولین ستاره‌های جهان را با تولید حرارت‌هایی غیر قابل تصور به وجود آوردند.

این بخش از اتفاقات رخ داده مهمترین وقایع تاریخ کیهان با نام «طلوع کیهان» (Cosmic Dawn) یا یونیزه شدن مجدد شناخته می‌شود؛ دلیل انتخاب چنین اسمی پروسه یونیزه شدنی بود که با برخورد فوتون‌های فوق‌العاده داغ ستاره‌های اولیه با اتم‌های خنثی هیدروژن موجود در فضای بین ستاره‌ای و تبدیل این اتم‌ها به پروتون و الکترون همراه بود. هنوز مشخص نیست که طلوع کیهانی چه مدت طول کشید؛ سیگنال‌های مربوط به این بخش از تاریخ جهان توسط گرد و غبار و گاز‌های به وجود آمده در مراحل بعدی مختل شده‌اند، به همین دلیل دانشمندان تخمین می‌زنند که یونیزه شدن مجدد در حدود ۵۰۰ میلیون سال بعد از بیگ بنگ متوقف شد.

ساختار‌های فوق‌العاده عظیم

پس از طلوع کیهانی، جهان اطراف ما کم‌کم وارد پروسه روتین خود شد؛ در این دوران کهکشان‌های کوچک با یکدیگر ترکیب شدند تا کهکشان‌های بزرگ‌تری را به وجود آوردند و در مرکز این ساختار‌های عظیم هم سیاه چاله‌های کلان جرم شکل گرفتند.

در مدت زمان طی شده تعداد زیادی سیاه چاله کلان جرم به وجود آمده، اما اولین مورد از ساختار مورد نظر مربوط به یک میلیارد سال پس از پیدایش جهان بوده است. پس از شکل‌گیری این اولین، پدیده کوازار یا اختروش (Quasar) در اطراف سیاه چاله‌های مورد نظر شکل گرفت؛ روشنایی این اجرام آسمانی عظیم به قدری زیاد شد که نور آن‌ها تا فواصل ۱۲ میلیارد سال نوری هم پیش می‌رود.

دوران میان‌سالی کیهان

در چندین میلیارد سال پس از اولین کوازارها، جهان به تکامل خود ادامه داد و قسمت‌هایی از اجرام دوران اولیه کیهان که چگالی بیشتری داشتند، اجرام بیشتری را به خود جذب کردند و خوشه‌های کهکشانی و در نهایت، شبکه کیهانی شکل گرفت.

تولد منظومه شمسی

بخش مهمی از وقایع تاریخ کیهان به کهکشان راه شیری و منظومه شمسی محل زندگی ما مربوط می‌شود؛ در حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش ابری از گاز در قسمتی از کهکشان ما فشرده شد و ستاره‌ای زرد رنگ که آن را با نام خورشید می‌شناسیم، شکل گرفت.

در عین حال حلقه‌هایی در اطراف خورشید به وجود آمدند که پس از مدتی اجرام موجود در حلقه‌ها فشرده شده و هشت سیاره منظومه شمسی را به وجود آوردند. البته علاوه بر این سیاره‌ها تعداد بی‌شماری سنگ آسمانی از نوع قمر، شهاب سنگ، سیارک و ستاره دنباله‌دار هم شکل گرفتند. در مورد سیاره سوم از خورشید، یعنی اتفاق‌نظر وجود ندارد، اما بر اساس نظریه‌های موجود می‌توان گفت که یا در دوران شکل‌گیری و تکامل مقدار زیادی آب در این سیاره جمع شده و یا سنگ‌های آسمانی آب و یخ را به زمین آورده‌اند.

زمین و بشریت

این مورد قطعا یکی از مهم‌ترین وقایع تاریخ کیهان است؛ بر روی سومین سیاره منظومه شمسی، در فاصله زمانی ۳.۸ تا ۳.۵ میلیارد سال پیش اولین میکروب‌ها پدیدار شدند.

پس از مدتی میکروب‌های ریز و فوق‌العاده ساده مورد نظر رفته‌رفته به هیولا‌های دریایی و دایناسور‌های عظیم تکامل یافتند. پیشرفت موجودات زنده زمین تا جایی ادامه یافت که حدود ۲۰۰ هزار سال پیش، موجودات دوپایی پدیدار شدند که به دنبال پیدا کردن اطلاعات در مورد شکل‌گیری کیهان تا به امروز آرام و قرار نداشته‌اند.

پایان

این پایان ماجرای وقایع رخ داده از بیگ بنگ تا عصر حاضر نبوده و دانشمندان در عین حال که به دنبال کاوش در مورد تاریخ کیهان هستند، بحث آینده جهان را هم مورد نظر قرار داده‌اند. این مغز‌های متفکر هنوز نمی‌دانند که آینده جهان دقیقا چگونه خواهد شد و گفته شده که همه چیز به انرژی تاریک بستگی دارد. پدیده‌ای مرموز که شبیه به نوعی نیرو، اجرام آسمانی را از هم دور می‌کند و هنوز اطلاعات چندانی در مورد آن به دست نیامده است.

در یک سناریو انبساط کیهان تا بی‌نهایت ادامه داشته و همه اجرام آسمانی تا حدی از هم دور می‌شوند که ستاره‌ها انرژی خود را از دست بدهند و سیاه چاله‌ها هم تبخیر شوند؛ در این حالت یک کیهان مرده را خواهیم داشت که در نهایت پر از انرژی خنثی بوده و همه چیز در آن به آخر رسیده است.

در یک سناریو دیگر بعد از مرحله‌ای از انبساط نیروی جاذبه اجرام آسمانی در نهایت به انرژی تاریک غلبه کرده و در فرآیندی معکوس بیگ بنگ، همه چیز مجددا به یکدیگر جذب شده و پدیده انقباض بزرگ (Big Crunch) رخ می‌دهد.

در حالت سوم هم که مِه‌گسست (Big Rip) نام دارد، انرژی تاریک تا جایی همه‌چیز را از هم دور می‌کند که کهکشان‌ها، ستاره‌ها، سیاره‌ها و در نهایت اتم‌ها و ذرات ریز اتمی هم از یکدیگر دور شده و پایان دنیا با گسستن تمامی اجزا از هم رقم می‌خورد.

منبع: باشگاه خبرنگاران جوان

24