وسعت کیهان چقدر است؟
برگردان: منصور نقی لو
اگر تابحال رویای سفر در زمان را در ذهن داشته‌اید، کافیست به آسمان شب نگاهی بیندازید؛ نورهای ضعیفی را که می بینید نمایانگر گذشته دور هستند. به همین دلیل است که آن ستاره‌ها، سیاره‌ها و کهکشان‌ها به قدری دورند که نور ِ نزدیک‌ترین‌شان به ده‌ها هزار سال زمان نیاز دارد تا به زمین برسد. بی تردید، جهان جای بزرگی است. اما وسعت دقیق آن چقدر است؟
به گزارش بیگ بنگ، «سارا گالگر» اخترفیزیکدان در دانشگاه وسترن در اونتاریوی کانادا گفت: «این سوال شاید هیچ پاسخی از سوی جامعه علمی نداشته باشد. اندازۀ جهان یکی از بنیادی‌ترین سوال‌های اخترفیزیک بوده است. شاید پاسخ به آن مقدور نباشد. اما این باعث نمیشود که ما دست از تلاش و کارهای علمی برداریم.»
هر چقدر جرمی در جهان به ما نزدیک باشد، اندازه‌گیری فاصلۀ آن به همان میزان آسان‌تر می شود. اندازه‌گیری فاصله زمین تا خورشید؟ مثل آب خوردن. ماه چطور؟ آن هم کاری ندارد. تنها کاری که دانشمندان باید انجام دهند این است که پرتو نوری به بالا بتابانند و مدت زمانی را که طول می‌کشد آن نور به سطح ماه رسیده و به زمین برگردد، اندازه بگیرند. اما دورترین اجرام در کهکشان ما چالش بزرگتری پیش رویمان میگذارند. گالگر بیان کرد که دسترسی به آنها نیازمند پرتو نور بسیار قدرتمندی است. حتی اگر از قابلیت‌های فناوری کافی برای تاباندن پرتو نور تا آن فاصله برخوردار بودیم، چه کسی هزاران سال عمر میکند تا شاهد رسیدن آن پرتو مجددا به زمین باشد؟
دانشمندان از ترفند هوشمندانه‌ای برای برخورد با دورترین اجرام جهان استفاده می‌کنند. با افزایش سن ستاره‌ها، آنها تغییر رنگ میدهند؛ بر اساس همین رنگ، دانشمندان میتوانند برآورد کنند آن ستاره‌ها چقدر انرژی و نور ساطع می کنند. دو ستاره‌ای که انرژی و درخشندگی یکسانی دارند، اما یکی از آنها دورتر از دیگری باشد، از زمین بطور یکسان دیده نمی شوند. آن ستاره‌ای که در فاصلۀ دورتری قرار دارد، کم نورتر دیده خواهد شد. دانشمندان میتوانند درخشندگی واقعی یک ستاره را با آنچه ما از زمین می بینیم مقایسه کنند و از آن اختلاف برای محاسبۀ فاصله ستاره بهره بگیرند. اما چه روشی را باید برای لبه مطلق جهان بکار گرفت؟ دانشمندان چطور فاصله زمین تا آن قسمت از جهان را اندازه‌گیری می کنند؟ اینجاست که مسائل چالش‌برانگیز می شود.
این نکته را به یاد داشته باشید: هرچقدر یک جرم از زمین دور باشد، مدت زمان بیشتری لازم است که نور آن به ما برسد. فرض کنید برخی از این اجرام بقدری دور هستند که نورشان میلیون‌ها یا حتی میلیاردها سال طول می‌کشد تا به زمین برسد. حالا تصور کنید نور برخی اجرام در سفری بسیار طولانی حتی میلیاردها سال بعد هم به زمین نرسیده است. «ویل کینی» فیزیکدان در دانشگاه ایالتی نیویورک در بوفالو گفت: «این همان مسئله‌ای است که اخترشناسان با آن مواجه می‌شوند. ما فقط حباب ریزی از جهان را میتوانیم ببینیم. خارج از این حباب چیست؟ واقعا خبر نداریم. محققان با محاسبه اندازۀ آن حباب ِ کوچک تخمین می زنند که بیرون از آن چیست.»
دانشمندان میدانند که جهان قدمتی حدود ۱۳٫۸ میلیارد سال دارد. این بدان معناست که جرمی که نورش ۱۳٫۸ سال طول کشیده تا به ما برسد، باید دورترین جرمی باشد که میتوانیم ببینیم. شاید وسوسه بشویم که فکر کنیم این شرایط میتواند جواب ساده‌ای را در خصوص اندازه جهان پیش رویمان بگذارد: ۱۳٫۸ میلیارد سال نوری. اما این نکته را در ذهن داشته باشید که جهان با سرعت فزاینده‌ای در حال انبساط و گسترش است. در مدت زمانی که نور طول کشیده که به ما برسد، حاشیه حباب نیز تغییر کرده و حرکت داشته است. خوشبختانه، دانشمندان میدانند که حاشیه حباب چقدر جابجا شده است: ۴۶٫۵ میلیارد سال نوری دورتر. این مقدار با محاسبه انبساط و تورم جهان از نخستین لحظات ِ پس از بیگ بنگ حاصل آمده است.
بعضی از دانشمندان از این عدد برای محاسبه آنچه در ورای محدودیت مشاهده‌ای ما قرار دارد، استفاده می کنند. بر اساس این فرضیه که جهان شکل خمیده دارد، اخترشناسان میتوانند به الگوهای موجود در جهان قابل مشاهده نگاه کرده و از مدل‌هایی برای تخمین اینکه دیگر بخش‌های جهان چقدر از ما دور می شوند، استفاده کنند. یک مطالعه نشان می دهد جهان واقعی میتواند دستکم ۲۵۰ برابر ِ اندازه ۴۶٫۵ میلیارد سال نوری باشد. اما کینی ایده‌های دیگری در سر دارد. او میگوید هیچ شواهدی وجود ندارد که جهان متناهی است. شاید تا ابد ادامه داشته و به انبساط خود تداوم ببخشد.
هنوز نمیتوان با قطعیت گفت که جهان متناهی است یا نامتناهی، اما دانشمندان بر سر این موضوع توافق نظر دارند که جهان واقعا پهناور است. شوربختانه، بخش کوچکی که الان میتوانیم ببینیم بیشترین مقداری است که توان مشاهده‌اش را خواهیم داشت. چرا که جهان با سرعت زیادی در حال گسترش است. لبه‌های جهان ما سریعتر از اینکه نورشان به ما برسد، از ما دور می شوند. به تدریج این لبه‌ها از دیدمان خارج خواهند شد. دانشمندان ابراز امیدواری کرده‌اند که این مسائل موجب نمیشوند آنها دست از تحقیقات علمی‌شان بردارند. گالگر در پایان گفت: «شاید ما هرگز اندازۀ دقیق جهان را ندانیم. و این مسئله میتواند موجب رنجش جامعه علمی شود. اما همۀ این مسائل، باعث هیجان‌انگیزتر شدن فرایند ِ جستجو برای پاسخ می شود.»
سایت علمی بیگ بنگ
منبع: livescience.com
