جهان ما ممکن است در نهایت دوباره به بیگ‌بنگ برگردد و نابود شود
مشاهدات جدید کیهان نشان می‌دهند که انرژی تاریک، یعنی عاملی که سبب می‌شود گیتی ما به صورت شتاب‌دار منبسط شود، احتمالا در حال ضعیف شدن است.
به گفته کیهان‌شناسان، اگرچه این نتایج ممکن است به خودی خود چندان درخور توجه به نظر نرسند، این ظرفیت را دارد که تحول بزرگی در کیهان‌شناسی ایجاد کند.
در حال حاضر، پارادایم غالب کیهان‌شناسی که از حدود ۲۵ سال پیش مطرح شد، این است که عالم ما ممکن است در نهایت در اثر انبساط شتابدارش دچار مِه‌گسست (Big Rip) یا انجماد بزرگ (Big Freeze) شود. اما اینک دانشمندان می‌گویند این احتمال وجود دارد که گیتی ما در نهایت به شکل مِه‌رُمب (Big Crunch) دچار فروپاشی شود.
دانشمندان اخیرا با استفاده از نخستین سال داده‌هایی که به کمک ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک (DESI) جمع‌آوری شد، در مورد تکامل انرژی تاریک به سرنخ‌هایی جدید دست پیدا کرده‌اند.
این ابزار به کیهان‌شناسان کمک کرده است که یکی از عمیق‌ترین و دقیق‌ترین نقشه‌های کیهان را ترسیم کنند. دِزی (DESI) در رصدخانه ملی کیت‌پیک در ایالت آریزونای آمریکا با پنج هزار ربات فیبر نوری قادر است یک کهکشان را به مدت ۲۰ دقیقه رصد کند و این به اخترشناسان امکان می‌دهد چیزی را ترسیم کنند که به گفته آن‌ها بزرگ‌ترین نقشه سه‌بعدی از گیتی به شمار می‌رود.
دانشمندان از یک قرن پیش می‌دانند که گیتی پس از مه‌بانگ (بیگ‌بنگ) در حدود ۱۳.۷ میلیارد سال پیش، شروع به انبساط کرد. اما کیهان‌شناسان اواخر دهه ۱۹۹۰ پدیده عجیبی را کشف کردند و دریافتند که این انبساط خطی و ثابت نیست، بلکه شتاب‌دار است. این نتایج برای دانشمندان بسیار حیرت‌‌انگیز بود چرا که تصور می‌شد کاملا برعکس باشد و گرانش ماده‌ــ چه ماده عادی و چه ماده تاریک‌ــ نرخ انبساط جهان را کاهش دهد اما در جریان این کشف مشخص شد که یک ماهیت مرموز که دانشمندان آن را انرژی تاریک نامیدند، به انبساط گیتی شتاب می‌دهد.
ماده تاریک در کنار ماده معمولی شکل‌دهنده عالم که تنها پنج درصد از گیتی را تشکیل می‌دهد، حدود ۲۷ درصد از کیهان ما است و ۶۸ درصد باقیمانده نیز از چیزی تشکیل شده است که انرژی تاریک نام دارد.
کیهان‌شناسان می‌گویند انرژی تاریک عامل انبساط شتاب‌دار عالم است و حدود پنج میلیارد سال پیش، زمانی که کیهان ۹ میلیارد سال عمر داشت، ظاهر شد. به عبارت دیگر، انبساط عالم پنج میلیارد سال پیش شتاب گرفت و پیش از آن، انبساط آن تحت تاثیر نیروی گرانش در حال کاهش بود.
اکنون دانشمندان می‌گویند که انرژی تاریک ممکن است متغیر باشد. در صورتی که این کشف تایید شود، چه بسا به لحاظ اهمیت، با کشف شتاب‌دار بودن انبساط گیتی برابری کند.
بر اساس مدل استاندارد کیهان‌شناسی امروز، انبساط عالم سبب می‌شود کهکشان‌ها از یکدیگر دور شوند. دانشمندان می‌گویند هرچه کهکشان‌ها از ما دورتر باشند، از ما هم با سرعت بیشتری دور می‌شوند. این در واقع همان مفهومی است که توضیح آن با «ثابت هابل» صورت می‌گیرد. بر اساس این ثابت که رابطه میان سرعت دور شدن و فاصله کهکشان‌ها را بیان می‌کند، گیتی با نرخ ۷۰ کیلومتر بر ثانیه در هر مگاپارسک در حال انبساط است.
نظریه بیگ‌بنگ از کجا آمد؟
خاستگاه نظری آنچه ما امروز به عنوان نظریه مه‌بانگ یا بیگ‌بنگ می‌شناسیم، به تفسیری باز می‌گردد که ادوارد لومتر، دانشمند بلژیکی، در سال ۱۹۲۷ برای توصیف چگونگی پیدایش گیتی به کار برد. استدلال لومتر آن بود که اگر گیتی ما در حال حاضر در حال انبساط است، بنابراین چنانچه در زمان به عقب بازگردیم، با انقباض گیتی به یک نقطه اولیه خواهیم رسید. با این حال، بحث درباره خاستگاه گیتی زمانی مطرح شد که ادوین هابل، کیهان‌شناس مشهور، در سال ۱۹۲۹ تفسیری را درباره انبساط عالم مطرح کرد. هابل نشان داد که هرچه کهکشان‌ها دورتر باشند، سریع‌تر از ما دور می‌شوند. او مبنایی را در کیهان‌شناسی مدرن طرح کرد که در نهایت به صورت‌بندی نظریه‌ای به نام مه‌بانگ منجر شد.
در آن زمان، دو نظریه به نام‌های حالت پایدار (گیتی بدون آغاز) و نظریه بیگ‌بنگ (گیتی با آغاز) وجود داشت اما این رقابت، در نهایت با کشف تابش زمینه کیهانی (CMB) در اواسط دهه ۱۹۶۰ به سود نظریه بیگ‌بنگ خاتمه یافت.
تابش زمینه کیهانی تابشی با بسامد حدود ۱۶۰ گیگاهرتز است که قدمت آن به ۳۸۰ هزار سال پس از بیگ‌بنگ باز‌می‌گردد و بر اساس دانش کیهان‌شناسی امروز، تردیدی باقی نمی‌گذارد که گیتی ما با بیگ‌بنگ آغاز شده است.
اینک دانشمندان می‌گویند در صورتی که یافته‌های جدید دزی تایید نهایی شوند، ممکن است به این نتیجه برسیم که ثابت کیهانی دیگر نماینده مناسبی برای توضیح عامل مرموزی به نام انرژی تاریک نیست.
احتمالا برخی فیزیک‌دان‌ها از حذف ثابت کیهانی که با حرف یونانی لامبدا (لاندا) نشان داده می‌شود، استقبال کنند. چرا که این ثابت دهه‌ها اسباب دردسر بود و از اوایل قرن بیستم مشکلاتی نظری را برای فیزیک‌دان‌ها ایجاد کرد.
مبنای کیهان‌شناسی امروز به طور خلاصه، نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین است که بیش از یک قرن پیش درسال ۱۹۱۵ مطرح شد. کیهان‌شناسان با کمک معالات نسبیت عام، کیهانی را توصیف کردند که البته نمی‌توانست ایستا باشد. این بر خلاف باور رایج آن زمان بود، چرا که کیهان‌شناسان در آن دوران تصور می‌کردند گیتی ایستا است و نه در حال انبساط است و نه انقباض. اینشتین با این دیدگاه موافق بود و از این رو عاملی را به معادلاتش اضافه کرد که ثابت کیهانی یا لامبدا نامیده شد.
حدود بیش از یک دهه بعد، در سال ۱۹۲۹، ادوین هابل در حال بررسی و مطالعه کهکشان‌های دوردست، متوجه پدیده عجیبی شد که «انتقال به سرخ» نام دارد. هابل بر این اساس دریافت که هرچه کهکشان دورتر باشند، این اثر بیشتر است و این نشان می‌دهد که گیتی ما ساکن نیست، بلکه در واقع در حال انبساط است.
دانشمندان از آن زمان تاکنون برای اندازه‌گیری نرخ این انبساط که از نظر علمی با مقداری به نام «ثابت هابل» تعیین می‌شود، دهه‌های طولانی زمان صرف کرده‌اند.
در این شرایط، دیگر به توصیف گیتی ایستا نیازی نبود و اینشتین نیز ثابت کیهانی را از معادلات عالم حذف و معرفی ثابت کیهانی را به عنوان «بزرگ‌ترین اشتباه علمی خود» توصیف کرد.
اما جالب است بدانیم که ثابت کیهانی مدت طولانی در سطل زباله نظریه‌های کیهان‌شناسی باقی نماند و پیش از پایان قرن بیستم، با نقشی جدید دوباره به دنیای کیهان‌شناسی بازگشت.
دانشمندان در سال ۱۹۹۸ در حال بررسی و رصد ابرنواخترها بودند تا از آن‌ها به‌عنوان مبنای اندازه‌گیری فواصل کیهانی استفاده کنند اما دریافتند که انبساط گیتی در واقع ثابت نیست بلکه شتاب‌دار است. به گفته آن‌ها، انبساط شتاب‌دار حتما علتی دارد و این علت انرژی تاریک معرفی شد.
کیهان‌شناسان بر این مبنا، سناریوهای مختلفی را برای پیش‌بینی فرجام نهایی عالم مطرح کردند. از دید آن‌ها، انرژی تاریک در نهایت ممکن است در نبرد با گرانش پیروز شود و بافت فضا و زمان را از هم جدا کند.
نتایج جدید دانشمندان نشان می‌دهند که اینک انرژی تاریک احتمالا در حال ضعیف‌تر شدن است اما این کشف در نهایت به ابهام مدل‌ها و سناریوهای ما از عاقبت گیتی می‌افزاید.
ما هنوز نمی‌دانیم از میان سه سناریو احتمالی، یعنی مه‌‌گسست (فروپاشی بافت فضازمان در اثر انبساط عالم)، مه‌رُمب (غلبه گرانش بر انرژی تاریک و بازگشت عالم به حالت اولیه شبیه به بیگ‌بنگ) و انجماد بزرگ (اصطلاحا فریز شدن گیتی در اثر انبساط و رسیدن به مرگ حرارتی)، کدام‌یک محقق خواهد شد. این همان نکته‌ای است که لایه‌ای از پیچیدگی را به وضعیت موجود اضافه می‌کند. به عبارت دیگر، شناخت و درک انرژی تاریک در این موضوع بسیار مهم است، زیرا دقیقا همین‌جا است که سرنوشت گیتی ما در آن تعیین می‌شود.
دانشمندان می‌گویند نقشه جدید پروژه دزی می‌تواند به ما نشان دهد کدام سناریو محتمل‌تر است. اگر این نتایج درست باشند، این حاکی از آن است که انبساط شتاب‌دار گیتی متوقف و در نهایت معکوس می‌شود و عالم ما می‌تواند تحت تاثیر گرانش، روندی وارونه را پیش بگیرد و در نهایت سناریو مه‌رمب اتفاق بیفتد.
برای تایید این نتیجه هنوز باید منتظر ماند و دید که داده‌های پروژه دزی طی سال‌های آینده چه چیز عایدمان خواهد کرد.
افرون بر دزی، تلسکوپ فضایی ۱.۵ میلیارد یورویی «یوکلید» (اقلیدس) نیز اخیرا به فضا پرتاب شده است تا از بزرگ‌ترین رازهای عالم هستی پرده بردارد و از جمله از ماهیت مرموز «ماده تاریک» و «انرژی تاریک» رمزگشایی کند.
به طور خلاصه، تا امروز رفتار مرموز انرژی تاریک و ماهیت ناشناخته آن پیش‌بینی فرجام نهایی کیهان را ناممکن کرده است. حال باید دید که دانش امروز کیهان‌شناسی به کدام سناریو وزن بیشتری می‌دهد؛ سناریویی که می‌گوید اگر انبساط عالم ادامه یابد، کل کیهان شامل کهکشان‌ها و ستارگان و اتم‌ها و ذرات زیراتمی و حتی خود فضازمان، احتمالا حدود ۲۲ میلیارد سال آینده از هم خواهند پاشید یا سناریویی که می‌گوید انبساط گیتی متوقف خواهد شد و عالم در اثر گرانش روند معکوس طی می‌کند و دوباره به وضعیتی شبیه به بیگ‌بنگ باز می‌گردد.
این مطلب از سایت ایتنا گردآوری شده است.
منبع: ایتنا