آیا جهان به انبساط خود ادامه می‌دهد؟

جهان ما دائما در حال تغییر است و بسیاری از این تغییرات کاملاً مثبت نیستند. در برخی از سال ها، ممکن است به دلیل فرسودگی جهان، با مسائل جدی دست و پنجه نرم کنیم.انبساط جهان

به گزارش تکناک، متاسفانه بسیاری از افراد علاقه ای به این موضوع ندارند. موضوعات در کیهان شناسی با اصطلاحات بسیار دشواری ارائه می شوند. با این حال، در این پست، تمام توضیحات را تا جایی که می توانند ساده تر می کنیم.

به عبارت ساده، این مقاله به صورت “عامیانه” نوشته شده است تا همه بتوانند آن را درک کنند. مطالعات استاندارد کیهان شناسی نشان می دهد که جهان ما حدود 13.7 میلیارد سال عمر دارد. در طول این مدت طولانی، جهان به تدریج گسترش یافته است. کیهان به عنوان یک جرم منفرد بینهایت کوچک شروع شد و به مقیاس وسیع امروز رسید.

جهان امروزی به انبساط ادامه می دهد، حتی شتاب می گیرد. این امر فیزیکدانان را مجبور می کند تا از انرژی تاریک برای توضیح این شتاب غیرمعمول استفاده کنند. اطلاعات کمی در مورد ماهیت انرژی تاریک وجود دارد. به عبارت ساده تر، انرژی تاریک شکلی نظری از انرژی است که برخلاف گرانش عمل می کند. این انرژی مسئول بیشتر انبساط و شتاب جهان است. با این حال، همانطور که انرژی تاریک می تواند جهان را منبسط کند، می تواند آن را نیز منقبض کند. مطالعه آکادمی ملی علوم (PNAS) نشان می‌دهد که این انرژی باعث می‌شود که کیهان زودتر شروع به کوچک شدن کند.

این مطالعه نشان می دهد که این زمان کوچک شدن چندان دور نیست. پس از 65 میلیون سال، جهان (سیارهٔ زمین و تمام زیست بر روی آن که شامل تمدن انسان‌ها نیز می‌شود) دیگر شتاب نخواهد گرفت. پس از 100 میلیون سال، جهان به آرامی شروع به کوچک شدن خواهد کرد. خوب، 100 میلیون سال ممکن است برای ما زمان زیادی به نظر برسد. اما در علوم زمین و سیاره شناسی 100 میلیون سال چندان طولانی نیست.

شتاب آزاردهنده

انیشتین نسبیت عام را در سال 1915 بنا نهاد و کیهان شناسی را به یک علم تبدیل کرد. معادلات میدان انیشتین شامل پاسخ هایی به سؤالاتی در مورد منشأ و تکامل جهان است. اما در مدل کیهانی راه حل استاتیک ارائه  نمی دهد. این بدان معنی است که معادلات اینشتین جهانی را توصیف نمی کند که همیشه در حال انبساط یا انقباض است. انیشتین معتقد بود که جهان باید در حالت استاتیک ابدی باشد.

با این حال، مشاهدات نجومی بعدی همه را شگفت زده کرد. در سال 1929، ادوین هابل، اخترشناس، جابه‌جایی‌های سرخ را در کهکشان‌های خارج از کهکشانی مشاهده کرد. این بدان معناست که آنها کهکشانی بودند که از ما دور می شدند. انیشتین مجبور شد ثابت کیهانی خود را کنار بگذارد. متعاقباً، اینشتین تغییراتی را در معادلات خود انجام داد. او به این واقعیت اذعان داشت که جهان در حالت ایستا ابدی نخواهد بود.

اما مشکل به همین جا ختم نمی شود. اکنون که جهان (world : term ambiguously referring to any of: the whole of reality, the universe, the Earth and all life upon it, or human civilization) ما در حال گسترش است، با بزرگتر شدن جهان، چگالی ماده  هم در جهان کمتر می شود. همچنین، چگالی انرژی مربوطه کوچکتر می شود. طبق پیش‌بینی معادلات میدان اینشتین، انبساط جهان باید به تدریج کند شود. با این حال، مشاهدات نجومی بار دیگر از انتظارات همه فراتر رفت. در سال 1998، ستاره شناسان نرخ انبساط جهان را بر اساس داده های رصد ابرنواختر Ia محاسبه کردند. آنها دریافتند که انبساط جهان کند نمی شود، بلکه شتاب می گیرد.

انبساط جهان ادامه پیدا می کند

به گزارش تکناک، فیزیکدانان از کشف این که نرخ انبساط جهان در حال کاهش نیست، بلکه در حال افزایش است، متحیر هستند. برای توضیح، فیزیکدانان معتقدند طبقه ناشناخته ای از چیزها در جهان وجود دارد. انرژی این چیزها با بزرگتر شدن جهان کاهش نمی یابد. چگالی انرژی این دسته از چیزها ثابت می ماند. بنابراین هنگامی که جهان به دو برابر اندازه اصلی خود منبسط می شود، مقدار کل این انرژی نیز دو برابر می شود.

گنجاندن این انرژی ناشناخته در یک مدل کیهانی در واقع معادل گرفتن ثابت کیهانی است که توسط انیشتین دور انداخته شده است. این به معادلات میدان انیشتین اجازه می‌دهد تا راه‌حلی برای انبساط شتاب‌دار ارائه کنند.

این انرژی ناشناخته اکنون به عنوان “انرژی تاریک” شناخته می شود. فیزیکدانان تخمین می زنند که انرژی تاریک باید حدود 70 درصد از کل محتویات جهان امروز را تشکیل دهد. با این حال، این انرژی مرموز دقیقاً چیست و چگونه می توان آن را در فیزیک توصیف کرد؟ در مورد چگونگی توصیف آن در دانشگاهیان اختلاف نظر قابل توجهی وجود دارد. شناخت انرژی تاریک با پیش بینی ما از سرنوشت آینده جهان مرتبط است. جهان احتمالاً در آینده انبساط را متوقف کرده و شروع به منقبض شدن کند. این تنها در صورتی می تواند اتفاق بیفتد که چگالی انرژی انرژی تاریک ثابت نباشد اما در زمان تغییر کند. این تغییر چگالی  به 100 میلیون سال زمان نیاز دارد.

سرنوشت جهان در 100 میلیون سال

مطالعات اخیر نشان می دهد که چگالی انرژی  تاریک با گذشت زمان کاهش می یابد. در نهایت، انرژی تاریک شروع به رفتار مانند ماده عادی می کند. این انتقال را می توان در 65 میلیون سال به دست آورد. این باعث می‌شود که شتاب انبساط جهان متوقف شود. و 100 میلیون سال بعد، انرژی تاریک جذب خواهد شد. این  جذب انرژی تاریک باعث می شود جهان شروع به کوچک شدن کند.

به گزارش تک ناک، این مدل پیش بینی می کند که زمان کوچک شدن برای جهان دور نیست. با این حال، در ابتدا روند بسیار کند خواهد بود. شاید میلیاردها سال طول بکشد تا جهان امروزی به نصف اندازه خود برسد. اما از سوی دیگر، تمام مشاهدات انبساط از اجسامی که میلیون‌ها تا میلیاردها سال نوری از ما فاصله دارند، انجام می‌شود. این به ما در مورد گذشته جهان می گوید، نه حال یا آینده آن. بنابراین، همچنین ممکن است که جهان شروع به کوچک شدن کرده باشد. با این وجود، ما روی زمین تا مدتها بعد متوجه آن نخواهیم شد.

نتیجه

به طورکل، ما مطمئن هستیم که کیهان برای همیشه باقی نخواهد ماند. با این حال، ما هنوز راهی برای اطمینان از اینکه آیا انرژی تاریک واقعا یک “ماده” است یا خیر نداریم. ما همچنین نمی توانیم بگوییم که آیا انبساط جهان شروع به کند شدن کرده است یا خیر.