بزرگی کیهان چقدر است؟

* جهان هستی بزرگ است، ولی چقدر بزرگ؟
* پاسخ این پرسش تماما بستگی به این دارد که کیهان کرانمند (متناهی) باشد یا بی کران (نامتناهی). خود واژه ی "بزرگ" هم چندان رسا نیست: آیا منظورمان اندازه ای از کیهان است که می توانیم ببینیم (کیهان دیدارپذیر)، یا اندازه ی واقعی آن در همین لحظه؟

اصلا این دیگر چه جور پرسشی‌ست؟ آیا فیل بزرگ است؟ کامیون چطور؟ دایناسور؟ آیا پنیر بزرگ است؟ بزرگی پنیر چقدر است؟ "بزرگ" چقدر بزرگ است؟

تصویر فروسرخ هابل از CL J1449+0856، دورترین خوشه ی کهکشانی بالغ که تاکنون یافته شده. داده های رنگی تصویر از تلسکوپ بسیار بزرگ ESO و تلسکوپ سوباروی NAOJ به تصویر لفزوده شده.

یکی از مشکلات به هنگام سخن گفتن درباره ی اندازه ی جهان هستی اینست که کیهان (جهان هستی) در حال گسترش است. نور برای رسیدن از کهکشان های دوردست به چشم ما نیاز به زمان دارد، و در این زمان، کیهان هم به گسترشش ادامه می‌دهد. پس مشکل ما با سخن گفتن درباره ی میزان بزرگی اینست که در مورد کیهان، معنای یگانه ای برای "فاصله" وجود ندارد. از همین رو اخترشناسان به هیچ وجه نگران فاصله ی ما با کهکشان ها نیستند و به جایش بر سُرخگرایی (انتقال به سرخ) تمرکز می کنند که با حرف z نشان داده می شود. هر چه z یک کهکشان بزرگ تر باشد، سرخگرایی آن بیشتر است و در فاصله ی دورتری جای دارد.

برای نمونه، یکی از دورترین کهکشان هایی که تاکنون دیده شده را در نظر بگیرید که سرخگرایی آن برابر با ۷.۵ است. ما به کمک این عدد می توانیم زمانی که نور برای رسیدن از این کهکشان به چشم ما گذرانده را برآورد کرده و در نتیجه فاصله‌ی کهکشان را تعیین کنیم. با سرخگرایی ۷.۵، فاصله ی برآورد شده حدود ۱۳ میلیارد سال خواهد بود. شاید فکر کنید این به معنای فاصله ی ۱۳ میلیارد سال نوری است، ولی ۱۳ میلیارد سال پیش کیهان کوچک تر بوده، پس در واقع ۱۳ میلیارد سال پیش که نور از این کهکشان جدا شده بوده، این کهکشان به ما نزدیک تر بوده است. اگر فاصله را با در نظر گرفتن این نکته برآورد کنید، تنها به مسافت کوتاه ۳.۴ میلیارد سال نوری می رسید.

پنداشت یک هنرمند از چندجهانی

امروزه این کهکشان بسیار دورتر از اینست. پس از آن که نور از کهکشان جدا شد، خود کهکشان به دور شدنش از ما ادامه داد و اکنون حدود ۲۹ میلیارد سال نوری از ما دور شده، که بسیار دورتر از ۱۳ و بسیار بسیار بیش از ۳.۴ آغازین است.

معمولا منظور مردم از پرسش درباره ی اندازه ی کیهان، همین فاصله ی بسیار بزرگ است. این فاصله به نام "فاصله ی هم-جنبشی" (co-moving distance) شناخته می شود. البته ما می توانیم فاصله ی بسیار دور را ببینیم؛ ولی چقدر دور؟ دورترین نوری که ما می توانیم مشاهده کنیم تابش ریزموج پس زمینه ی کیهان (CMB) است با سرخگرایی (z) نزدیک به ۱۰۰۰.

این بدان معناست که فاصله ی هم-جنبشی تابش زمینه ی ریزموج کیهان حدود ۴۶ میلیارد سال نوریست. اگر خود را در مرکز یک کره ی غول آسا بپنداریم، قطر کیهان دیدارپذیر کنونی حدود ۹۲ میلیارد سال نوری خواهد بود. حتی با چنین فاصله ی دیدارپذیری، می دانیم که گستردگی کیهان از این هم بیشتر است. اگر چیزی که می توانستیم ببینیم کل کیهان بود، پس باید کهکشان ها را می دیدیم که به سوی خود ما کشیده می شدند، و این چیزیست که نمی بینیم.

در حقیقت ما نشانی از این که همه ی کهکشان ها به سوی نقطه ی ویژه ای در حرکت باشند نمی بینیم. پس تا جایی که می دانیم، کیهان می تواند تا ابد گسترش بیابد. این می تواند شگفت انگیزتر هم بشود. با وجود برخی از چالش ها و جنجال های رسانه‌ای، اگر کشف BICEP2 از پندام (تورم) آغازین درست باشد، پس احتمالا کیهان دستخوش گونه ای از پندام با نام ترسناکِ "پندام جاودانی" یا ابدی شده. در این صورت، کیهان دیدارپذیر تنها حبابیست در دریایی بی پایان از کیهان های حبابی. و این چیزیست که ما را به یک چیستی به نام "چندجهانی" می رساند. [خواندید: * با کشف امواج گرانشی آغازین، نظریه جهان های چندگانه تقویت می شود]

در همین زمینه: * آیا جهان هستی یک حباب است؟

واژه نامه:
Universe - finite - infinite - redshift - galaxy - co-moving distance - cosmic microwave background - BICEP2 - inflation - eternal inflation - multiverse - Hubble - infrared - CL J1449+0856 - cluster of galaxies - ESO - Very Large Telescope - NAOJ - Subaru Telescope.

منبع: universetoday
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان

نقل از یک ستاره در هفت آسمان

عطف به عتف - نگاهی به پژوهش و ISI در ایران

امید عمومی - نامه به ریاست جمهوری

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آخرین مقالات