جدید ترین عناوین خبری امروز
مجله علمی کیهان‌شناس

توجه: کلمه عبور به آدرس ایمیل شما ارسال خواهد شد.

تورم کیهانی چگونه اتفاق افتاد؟
در طی دهه‌ها پس از مطرح شدن فرضیه‌ی گوث، مفهوم تورم به طور ناامیدکننده‌ای رمزآلود بوده است؛ اما همچنان به عنوان نظریه‌ی برجسته‌ی ما در مورد موجودیت و ماهیت جهان از زمانی که جوان و عجیب و غریب بود، باقی مانده است.

تورم کیهانی چگونه اتفاق افتاد؟

در سال ۱۹۸۰ فیزیکدان آلن گوث، گسترشی اساسی برای مدل استاندارد بیگ بنگ از تاریخ جهان را پیشنهاد کرد. در آن زمان همه می‌دانستند که کیهان ما در حال گسترش است و هر روز بزرگ و بزرگتر می شود؛ اما نرخ رشد آن نسبتا ملایم است. گوت فرض کرد که جهان ما در نخستین لحظات، دوره‌ای از انبساط فوق‌العاده سریعی را پشت سر گذاشته است. در طول این دوره، جهان تحت تاثیر یک عامل از مرتبه‌ی ۱۰ ۲۶ در مدت زمان ۱۰-۳۲ ثانیه بزرگ شده است.
این رویداد متحول‌کننده که به عنوان تورم کیهانی شناخته می‌شود، به راحتی برخی از ویژگی‌های مبهم موجود در مشاهدات نجومی را توضیح می دهد. این مشاهدات عبارت‌اند از مسطح بودن هندسی عجیب و غریب جهان در مقیاس بزرگ، ارتباط ظاهری بین گوشه‌های دور جهان و کمبود مونوپول‌های مرموز (تک قطبی‌های مغناطیسی به جای دوقطبی های معمول) که باید به وفور در روز کیهانی شکل بگیرند.
در طی دهه‌ها پس از مطرح شدن فرضیه‌ی گوث، مفهوم تورم به طور ناامیدکننده‌ای رمزآلود بوده است؛ اما همچنان به عنوان نظریه‌ی برجسته‌ی ما در مورد موجودیت و ماهیت جهان از زمانی که جوان و عجیب و غریب بود، باقی مانده است.

فقط آن را بزرگتر کن!

در تعریف مدرن تورم کیهانی می‌گوییم که جهان در دوره‌ای توسط یک شخصیت جدید با سرعت شتاب گرفته است تا بزرگ شود و به سایر بازیگران کیهان بپیوندد. شخصیت تازه‌وارد «تورم» (inflation) نام دارد! متوجه شدید؟ پس «تورم» باعث «متورم شدن» می‌شود. همگی می‌دانیم که این نام خلاقانه نیست اما خب باید تا پایان با همین اسم جلو برویم.
در این تعریف، «تورم» یک میدان کوانتومی است که در تمام فضا و زمان نفوذ می کند. دقیقا شبیه به همان چیزی که در هر کدام از میدان‌های کوانتومی دیگر نیز وجود دارد. میدان الکترومغناطیسی مسئول فوتون‌ها، میدان دیراک مسئول الکترون‌ها است و به همین ترتیب برای سایر میدان‌ها. میدان‌های کوانتومی در هر نظریه ساختار زیربنایی مواد و ارتعاشات را توضیح می‌دهند و همواره چالشی بزرگ به‌شمار می‌آیند.
بنابراین خیلی هم مسخره نیست اگر بخواهیم نوع جدیدی از میدان کوانتومی را مطرح کنیم که تاثیر زیادی در جهان اولیه داشته‌است اما خب امروزه دیگر خیلی قابل توجه نیست.
یکی دیگر از ویژگی‌های میدان‌های کوانتومی این است که همواره مقدار مشخصی از انرژی با آنها در ارتباط است، حتی در خلاء!
اگر جعبه‌ای را درنظر بگیرید و تمام ذرات، پرتوها و محتویات آن را تخلیه کنید تا به خلاء کاملا خالص برسید، جعبه همچنان حاوی مقدار کمی انرژی خواهد ماند. این انرژی را می توان به عنوان یک لرزش اساسی در زمینه‌های کوانتومی مشاهده کرد که واقعیت را تشکیل می‌دهد.
این موضوع مهمی است، زیرا انرژی خلاء دارای ویژگی خاص تسریع در گسترش جهان است. ما پیش از این نمیدانستیم که انرژی خلاء در هرکدام از میدان‌های کوانتومی وجود دارد. اگر مقدار آن صفر باشد ما نمی‌توانیم هیچ شتاب افزایشی در مقیاس‌های کیهانی مشاهده کنیم. اما اگر مقدار آن زیاد باشد، ممکن است موجب تورم جهان شود.

سیاه‌چاله چیست؟

بالن جهانی

در این مدل، تورم یک میدان کوانتومی است که با مقدار زیادی انرژی خلاء آغاز به کار می‌کند. جهان سر و صدای عظیمی ایجاد می‌کند و تورم شروع می‌شود. اما پس از مدتی تورم تاحدودی دچار تغییر می‌شود و انرژی خلاء آن کاهش می‌یابد در نتیجه روند تورمی متوقف می‌شود. البته که تمام این توضیحات به مقدار زیادی مبهم است چرا که حتی خود فیزیک نیز سراسر ابهام است.
در پایان این فرایند «تورم» از یک حقه رونمایی می‌کند و برای جلوگیری از آن که برای همیشه به فراموشی سپرده شود یا به زوال افتد، خود را تبدیل به سیلی از مواد عادی و تابش‌ها می‌کند! این موضوع آن‌چنان که به نظر می‌رسد غیرمنطقی نیست، چرا که میدان‌های کوانتومی توانایی تبدیل شدن ناگهانی به یکدیگر را دارند. (این یک تعریف مدرن از برهمکنش پیچیده‌ی ذرات است)
این رویداد که در آخرین لحظه رقم خورده‌است، با نام بازگرمایش شناخته می‌شود. بذر عناصر اصلی در جهان بزرگ، سرد و خالی پاشیده می‌شود تا مقدمه‌ای برای آفرینش پروتون، اتم، ابرهای گاز، ستارگان و کهکشان‌ها باشند.
خب تا این‌جا که داستان خوبی بود؛ اما چگونه تشخیص دهیم که حقیقت دارد؟

لرزش‌ها و تکان‌های سخت

مدل تورم پیش‌بینی می‌کند که مواد تازه‌رسوب‌شده از بازگزمایش و تابش‌ها نه تنها بدون مراقبت در جهان پراکنده نشده‌اند بلکه یک الگو برای این انتشار وجود داشته است. پدیده‌ی تورم تنها جهان را گسترش نداده‌است؛ بلکه تمام جزئیات جهان را نیز، از جمله ارتعاشات اساسی میدان کوانتومی تورم، به همراه آن طراحی کرده است.

این ارتعاش‌ها یکی پس از دیگری گسترش یافتند، تا یک جهان پر از ضربه‌های کوچک و مرتعش به وجود آورند. تورم به ما یادآوری می‌کند که این جهش‌ها و لرزه‌ها از یک الگوی خاص پیروی می‌کنند. به بیان بهتر، به همان مقدار که در جهان ارتعاشات بزرگ وجود دارد باید ضربه‌ها و ارتعاشات کوچک نیز موجود باشد. از طرف دیگر، چون تمام این ضربات و ارتعاشات مربوط به جهان جدید و منبسط شده‌اند نباید با یکدیگر در ارتباط باشند.
در اصطلاح کیهان‌شناسی، این ضربه‌ها و جرقه‌ها باید در مقیاس بزرگ همسو باشند؛ دقیقا به مانند یک ارکستر موسیقایی که در آن دستگاه‌های کم‌بسامد و دارای بسامد بالا بلندی صدای یکسانی دارند اما درواقع هر عضو ارکستر یک سبک متفاوت موسیقی را می‌نوازد که از سایر اعضای ارکستر مستقل است.
این ناهمسانی‌های کوچک با افزایش گرانش و گسترش جهان دچار تجمع بیشتر و بیشتر ماده شدند. همین موضوع باعث شد تا این ناهمسانی‌ها بیش از پیش تحت‌تاثیر گرانش قرار بگیرند و همچنان به بزرگ‌تر شدند ادامه دهند.

کوازار یا اختروش چیست و چند نوع از آن وجود دارد؟

ناهمسانی‌های ریز در حضور تراکم تبدیل به ناهمسانی‌های بزرگ شدند و خود را در الگوی دمایی پس‌زمینه‌ی مایکروویو کیهانی، نتیجه‌ی نور باقی‌مانده از زمانی که جهان تنها ۲۷۰،۰۰۰ سال عمر داشت، نشان دادند. از آن‌زمان ناهمسانی‌ها همچنان در حال رشد هستند. ماده متراکم می‌شود تا بذر اولیه برای ساختار تمام جهان از ستاره‌ها گرفته تا شبکه‌ی کیهانی را تشکیل دهد.
مطالعات دقیق از این الگوها نشان داده است که رفتاری هم‌مقیاس و مطابق با نمودار گاوس دارند، دقیقا همان چیزی که نظریه‌ی تورم پیش‌بینی کرده بود. با وجود اینکه فیزیک این فرایند به خوبی درک نمی‌شود و به طور دقیق هم قابل تشخیص نیست، تا به اینجا تورم در هر آزمایشی موفق بوده است. شاید روزی برسد که درک ما یک تصویر کاملا متفاوت از تاریخ کیهان را ارئه دهد اما تا آن زمان داستان تورم، هرچند ناتمام باشد، بهترین پیشنهاد است.

منبع: Space

 دسته‌ها:
avatar
  Subscribe  
Notify of

رصد و اکتشافات فضایی

ماه‌گرفتگی چیست
ماه‌گرفتگی چیست و ماه‌گرفتگی بعدی چه زمانی اتفاق می‌افتد؟
43
کشف ماده ژله‌ای در ماه
کشف ماده ژله‌ای توسط کاوشگر چینی در قسمت پنهان ماه
138
گذر کاوشگر خورشیدی پارکر
سومین گذر کاوشگر خورشیدی پارکر از نزدیکی خورشید
81
بارش شهابی برساووشی
چرا بارش شهابی برساووشی سالی یک‌بار اتفاق می‌افتد؟
56
سیاره پرجرم
دومین سیاره پرجرم در مدار ستاره‌ی همسایه‌مان پیدا شد
75