ابرهای گازی کهکشان ما و دیگر کهکشانها انقدر همزده و بازیافت شده اند که خاطره ای ازاصل خود به جای نگذاشتند . فرایند پیدایش خود کهکشانها نسبت به فرایند مشابه برای ستاره ها پیچیده تر است . ریشه این فرایند را باید در مراحل ابتدایی عالم جست و جو کرد . اگر عالم به طور تصادفی کاملا یکنواخت و صاف اغاز شده بود باید در تمام طول مدت اتساع خود یک نواختی را حفظ میکرد . پس از گذشت 13.72میلیارد سال باید هم ماده تاریک و هم گازهای هیدروژن و هلیوم انقدر به طور رقیق در عالم پخش شده بودند که به زحمت بتوانیم در هر متر مکعب یک اتم بیابیم .

به ادامه مطلب بروید 
 

چنین عالمی سرد و تاریک بود نه کهکشانی نه ستاره ای که عناصری هیچی. اما حتی کوچکترین ناهماهنگی در فازهای اولیه میتوانسته سبب اختلافات بسیار مهمی گردد . زیرا فرایند اتساع باعث تشدید اختلافات چگالی میشود . هر بخش از عالم که چگالی اش از مقدار متوسط بیشتر بوده تحت تاثیر گرانش قوی تر با شتابی کمتر منبسط میشده است بدین ترتیب بخش مورد نظر با گذشت زمان بیشتر و بیشتر نسبت به یک محدوده متوسط عقب میافتاده است .

بارزترین ساختارهای کیهان یعنی ستاره کهکشان و خوشه های کهکشانی به وسیله گرانش گرد هم امدند . شدت همبستگی ذرات هر کدام از این ها ..انرژی لازم برای متلاشی کردن و پراکنده کردن ذرات هر کدام از اینها را میتوان بر حسب کسری از انرژی سکون انها بیان کرد . برای بزرگترین ساختارهای عالم یعنی خوشه های کهکشانی این کسر مساوی با یک صد هزارم است . این یک عددی بدون بعد است . یعنی نسبت دو انرژی و ما ان را با   Q  میدهیم .

این عدد انقدر کوچک است در واقع انشانگر ان است که گرانش در کهکشانها و خوشه ها کوچک میباشد پس نظریه گرانش نیوتون برای توصیف حرکت ستاره های یک کهکشان و نیز مدار حرکت هر کهکشان تحت تاثیر بقیه کهکشانها و ماده تاریک درون یک خوشه کفایت میکند . .همچنین کوچکی این عدد نشاتگر این است که عالم را تقریبا یکنواخت میانگاریم .

در اغاز عالم همانند گاز فروزان درون ستارگان کنونی چگال و کدر بوده است . اما با گذشت نیم میلیون سال از فرایند اتساع دمایعالم به 3000 درجه کلوین میرسد یعنی کمی خنک تر از دمای سطح خورشید خودمان . با ادامه کاهش دما عالم حقیقتا وارد عصر تاریکی شده است . این تاریکی تشکیل نخستین پیش کهکشانها ادامه یافته است .

تابش ریزموج کیهانی که به درستی ان را روشنایی به جا مانده از مهبانگ نامیدند پیغام مستقیمی از دوره ای است که در ان نطفه ی کهکشانها تازه پدید امده بود . بخش هایی که چگالیشان کمی بیشتر از چگالی متوسط بود با گذشت زمان کهکشانها و خوشه ها را تشکیل دادند . و بخش های کم چگال تر همانهایی شدند که ما امروز بهشان در عالم کنونی خلا گوییم .

دمای مربوط به تابش ریزموج کیهانی باید این نوسانات را منعکس کند . انتظار میرود این اثر حدود یک در 100000 باشد یعنی به اندازه همون عدد    که معرفه دامینه چین و چروک ها یا بهتره بگوییم موج های بافتهای فضا زمان بود .

بی شک یکی از دستاورد های دهه 90 و سالهای ابتدایی قرن 21 تهیه نقشه از ساختارهای اولیه کیهان بوده است . تابش ریزموج کیهانی نزدیک به صد هزار برابر ضعیف تر از تابش زمین است . ماهواره    { COBE} ناسا در 1990 با دقت خوبی نقشه ای تهیه و نشون داد دمای برخی نقاط با برخی دیگر متفاوت است .

یکی دیگر از این کاوشگر ها به نام {WMAP} از اژانس فضایی اروپا نیز با دقت بسیار بیشتری این عمل را انجام داد . زمینه ریزموج کیهانی اطلاعات دقیقی درباره عالم ابتدایی به ما میدهد . در واقع کشف عدم یکنواختی در دمای مربوط به روشنایی به جا مانده از مهبانگ انهم در حد یک در صد هزار تایید کننده نکات مهمی بود .

ظاهرا وقتی عالم عمری معادل 1 میلیون سال داشت (عمر کنونی اش 13.72 میلیارد سال میباشد ) روند اتساع به طور یکنواخت ادامه داشته است. پس ساختارهای کیهانی جمع شده و به انچه امروز ما در صحنه گیتی مشاهده میکنیم.امروزه میتوانیم شرایط اولیه کیهان را در حالت مجازی و کامپیوتری شبیه سازی کنیم البته با متدهای علمی  .

سهم عمده چیزهایی که دارای جاذبه گرانشی هستند از انِ ماده تاریک میباشد . منظور از ماده تاریک ذراتی است که از ابتدای عالم به جا مونده و نمیشه ان ها را دید تابشی از خود ندارند و برهمکنشی باهم نیز ندارند . اما در عین حال نیروی گرانشی انها لمس میشود .

اگر گرانش تنها نیروی مربوطه باشد مقیاس های کوچکتر زودتر جمع میشوند – ساختارهای کیهانی از پایین به بالا شکل میگیرند ابتدا توده های ماده تاریک در مقیاس های زیر کهکشانی سپس این ساختارها ادغام شده و اجرام کهکشانی تشکیل میدهند . و سرانجام شکل گیری خوشه های کهکشانی .

نخستین چگالش گازی که شکل میگیرد عامل اولین روشنایی و پایان عصر تاریک کیهان میشه .  ابرهای گازی در حال تراکم که جرم ذراتش در مجموع 1 میلیون برابر جرم خورشید باشد میتواند 1 میلیون ستاره مشابه خورشید یا تعداد کمتری از ستارگان بزرگتر از خورشید تولید کند . حتی ممکنه چنین ابرهایی تکه نشود و طی مراحل مختلف متراکم و یک ابر ستاره یا کوازار را تبدیل نماید .

کوازارها قدیمی ترین اجرام اسمانی هستند باید زمانی تشکیل شده باشند که تنها چند صد میلیون سال از عمر عالم یعنی درصد کوچکی از عمر کنونیش میگذشته است . اما وقتی عمر عالم به یک میلیارد سال رسید ساختارهایی با ابعاد کهکشانی که در ان شکل گرفتند هر کدام از این کهکشانها مجتمعی از ستارگان بودند که نه تنها به واسطه گرانش بین ستارگان بلکه به واسطه گرانش ماده تاریک که مقدار و انبوهش ده برابر سنگین تر از ستارگان و ماده مرئی است شکل خود را حفظ نمودند .

ذرات گازی موجود در فضا به سوی این اجرام کشیده شدند خنک شدند و اگر در ابتدا حرکت چرخشی بوده باشد سرانجام به شکل دیسک صفحه ای با ستارگان متراکم در میامدند . خوشه ها و ابرخوشه های کهکشانی نیز نتیجه تجمع گرانشی هستند . توزیع کهکشانهای شکل گرفته یکنواخت نبود ... همنوع خواری و ادغام کهکشان های کوچکتر باعث شد کهکشانهای بزرگتری که امروز میبینیم شکل بگیرد . فرایند تشکیل نخستین ستاره ها اینگونه است که :

مقداری از گاز کیهانی در مرکز توده ذرات ماده تاریک قرار میگیرند نحت تاثیر نیروی گرانش خودش متراکم میشوند و یک ابر ستاره با جرمی بیش از 1 میلیونب رابر جرم یک ستاره معمولی تشکیل میدهد .

این نوع اجرام فوق سنگین چنان میدرخشند که سوخت هسته ای انها دوام چندانی ندارد همرشان کوتاه و با انفجار از بین نمیروند بلکه با فرو ریزش درونی و تشکیل سیاه چاله پایان میگیرند . فضا با این سوراخ ها پنچر میشود و ذرات گازپیوسته به سوی این سیاه چاله ها کشیده میشوند و انرژی که ازاد میگردد از انرژی ازاد شده به وسیله بقیه کهشکانها بیشتر است

اینگونه اجرام را کوزار یا هسته های فعال کهکشانی فعال مینامند

به دو دلیل جالبند : اولا این اجرام درخشان تر از خود کهکشانها هستند پس برای بررسی عالم دور مفیدند . طیفهای نوری کوازار ها حاکی از وجود ابرهایی گازی در امتداد خط دید ما هستند . تا به امروز نیز بهترین شاهد مربوط ب دوتریم به دست داده اند . شواهدی که یکی از مهمترین ازمونهای درستی بیگ بنگ است .

دوما کوازار ها فرصتی است برای ازمون نسبیت عام انیشتین . انرژی که این اجرام گسیل میکنند حاصل از چرخش موادی است که خیلی نزدیک سیاه چاله ها میچرخند و حتی شاید حاصل چرخش خود سیاه چاله باشند  ... اما تابشی که یک کوازار ساتع میکند به واسطه گرانش بسیار قوی این جرم انتقال سرخ میابد ( انتقال سرخ ناشی از اتساع عالم ) سرعت چرخشی زیاد گاز به دور سیاه چاله نیز باعث افزایش اثر دوپلر میگردد . از این مسائل میتوانیم بفهمیم ایا سیاه چاله ها با نسبیت عام انیشتین پیشبینی میشوند یا خیر.

تصویر بسیاری از کیهان شناسان از چگونگی پیدایش کیهان و ساختارهای کیهانی مانند تصویری است که داروینیست ها از تکامل زیست شناسی دارند . در کیهان شناسی اگر نقطه اغاز  مشخص باشد بقیه پیش بینی ها قابل حل هست .

بدیهی است لازمه تشکیل کهکشانها خوشه ها و ابر خوشه ها ان است که در عالم به اندازه کافی هم ماده تاریک و هم اتم وجود داشته باشد . در عالمی که بخش اعظم ان تابش و مقدار زیاد ذرات دیگر بسیار کم باشد گرانش نمیتواند بر فشار فائق اید . بهمین علت انرژی تاریک نباید پیش از اتساع عالم و قبل از تشکیل کهکشان ها بر گرانش غالب اید .

باید در گاز اولیه به اندازه کافی اتم برای تشکیل صدها میلیارد کهکشان وجود داشته باشد . اینکه چرا {Q} مساوی 10 به توان منفی 5 است هنوز معمایی است . اگر این عدد کمتر بود بقیه اعدا کیهانی همان هستند که میماندند ..مسلما مدت طولانی تری لازم بود تا ماده تاریک جمع و ساختارهای کوچک و ضعیف تر بودند . و فرایند ستاره سازی کند میشد . و اگر کوچکتر از این عدد هم میبود ذرات گاز هیچگاه متراکم نمیشدند . ازسویی اگر این عدد از این مقدار بیشتر میبود عالمی متلاطم و خشن داشتیم . اجرامی به جای تشکیل ستاره مستقیما تبدیل به سیاه چاله میشدند .

خوب در این مقاله سعی شد فعل و انفعالات جزئی تر از بیگ بنگ و اغاز عصر روشنایی عالم را توصیف کنیم . نحوه تشکیل ستاره ها تا شکل گیری کهکشانها و نقش ماده تاریک و گرانش در ساختارهای کیهانی که پیش تر در مورد ماده تاریک و انرژی تاریک صحبت کردیم .

 

گرداوری : آرش آریامنش

منبع : کتاب شش عدد نوشته "مارتین ریس"
 



تاريخ : ۱۳٩٤/۱/۱٥ | ۱:٤٧ ‎ب.ظ | نویسنده : arash | نظرات ()
  • ویندوز سون | آنکولوژی