(این مقاله توسط دیو روتستین دانشجوی دکتری سابق کورنر نوشته شده -کسی که از اشعه های فروسرخ و امواج X و مدل سازی های کامپیوتری برای مشاهده و رصد سیاهچاله ها در کهکشان خودمان استفاده کرد.)
" من در آن اواخر بحثی با پروفسور خود در مورد کیهان اولیه و انبساط پرشتاب آن داشتم ، او تاکید کرد که انبساط سریعتر از سرعت نور نیست ، ولی چرا همیشه یک کژفهمی در این مورد وجود دارد ؟ "
به ادامه ی مطلب بروید.

عضی از کژفهمی ها در مورد این موضوع ممکن است باعث سردرگمی شود که منظور از اینکه کیهان سریعتر از سرعت نور منبسط میشود چیست ؟
اما شاید ساده ترین تفسیر و پاسخ به این سوال این باشد که کیهان سریعتر از سرعت نور حرکت میکند و شاید به طور شگفت انگیزی بعضی از کهکشان هایی که ما میبینیم اکنون سریعتر از سرعت نور در حال دور شدن از ما هستند و به عنوان عواقب سرعت بسیار بالا این کهکشان ها هیچوقت برای ما قابل رویت نخواهند بود بعضی از آنها در حال ارسال آخرین پرتوهای نوری خود به سمت ما هستند که دیگر شاید هرگز به چشم ما نرسند یا میلیارد ها سال طول بکشد تا به چشم ما برسند و ما آن ها را در حالت انجماد و از بین رفتن خواهیم دید که دیگر هیچ سیگنال نوری از خود ساطع نمیکنند.
ایده ی اساسی تئوری تورم این است که بخشی از جهان که ما آن را میبینیم (جهان مرئی ) در واقع تنها بخش کوچکی از کیهان است و اینکه کیهان در دوره ی تورم به رشد قابل توجهی رسیده است و قطعا نقاطی در کیهان وجود دارد که سریعتر از سرعت نور حرکت کرده بدون دخالت در فضاهای دیگر.
اینکه نقاطی از کیهان در جهان مرئی ما سریعتر از سرعت نور حرکت کرده اند بدون دخالت در مناطق دیگر چیزی است که خود من اطلاعات زیادی در موردش ندارم ولی حتما در این مورد بررسی های بیشتری خواهم داشت و اطلاعات خود را به روز خواهم کرد.
برای جواب دادن به سوال کلی تر این موضوع ما بایستی دقیق تر تعیین کنیم که منظور از انبساط سریعتر از سرعت نور کیهان چیست ؟ کیهان فقط مجموعه ای از کهکشان هایی که در فضا قرار گرفته اند و از نقطه ای مرکزی از یکدیگر فاصله میگیرند نیست.
در واقع آنالوگ مناسبتر از مدل کیهان تصور کردن کیهان به صورت تکه خمیری غول پیکر پر از کشمش در حال گسترش است ( کشمش ها نماد کهکشان و خمیر نماد فضا است ) زمانی که خمیر در داخل تنور قرار میگیرد شروع به منبسط شدن میکند یا به طور دقیق تر کش می آید و کشمش ها را در همان موقعیت حفظ میکند اما فاصله ی بین کشمش ها ( کهکشان ها ) با گذر زمان بیشتر و بزرگتر میشود.
خط انتهایی همان رده کهکشان هایی است که سرعت متفاوت دارند بدون دخالت در مناطق دیگر و هرچه کهکشان ها از هم دورتر میشوند سریعتر حرکت میکنند بنابراین وقتی ما سوال میکنیم که آیا جهان سریعتر از نور حرکت میکند من این سوال را اینگونه تفسیر میکنم که " آیا هیچ دو کهکشانی در کیهان وجود دارد که سریعتر از سرعت نور حرکت کنند و دخالتی در هم نداشته باشند ؟ "
ما چگونه مقدار انبساط عالم را اندازه میگیرم ؟ انبساط کیهان توسط چیزی به نام ثابت هابل اندازه گیری میشود که تقریبا برابر 71 است که واحدهای گیج کننده ی کیلومتر در ثانیه در مگاپارسک نیست در واقع ثابت هابل تقریبا معادل 0،007 درصد مسافت طی شده در یک میلیون سال است یا اینکه در هر یک میلیون سال تمام فاصله ها در کیهان به اندازه ی 0،007 درصد افزایش پیدا میکند.
اگر ما از تعریف فاصله ای که در بالا گفته شد استفاده کنیم بنابراین ثابت هابل به ما میگوید که به ازای هر مگاپارسک از فاصله ی بین کهکشان ها سرعت ظاهری که کهکشان ها در آن از همدیگر دور میشوند بیشتر از 77 کیلومتر در ثانیه است. از آنجایی که ما میدانیم که سرعت نور در حدود 300000 کیلومتر در ثانیه است محاسبه ی اینکه این دو کهکشان از همدیگر باید چقدر فاصله داشته باشند تا اینکه از همدیگر سریعتر از سرعت نور دور شوند کار راحتی است : 4،200 مگاپارسک باید فاصله داشته باشند.
بنابراین ما سوال اصلی را اینگونه تغییر میدهیم : " آیا در کیهان 2 کهکشان وجود دارد که فاصله ی بینشان بیشتر از 4،200 مگاپارسک باشد ؟ "
خوب میتوانیم ج این سوال را با تقلب پاسخ دهیم : چون تئوری های کیهان شناسی کنونی عنوان میکند که کیهان بی اندازه بزرگ است بنابراین یقینا تعداد زیادی از کهکشان ها وجود دارند که بیشتر از 4،20000 مگاپارسک از یکدیگر دور هستند. در واقع تعداد بیشماری از کهکشان ها ، اما اگر بخواهیم کمی بیشتر به مشاهدات تکیه کنیم نمیتوانیم ثابت کنیم که کیهان بی انتها است. شاید سوال منطقی تر این باشد که بپرسیم : "آیا هیچ کهکشانی در جهان مرئی وجود دارد که در حال دور شدن از ما با سرعتی سریعتر از سرعت نور باشد ؟ "
به طور شگفت انگیزی جواب مثبت است ...روش کیهان شناسی ند رایتیک محاسبه گری دارد که به شما اجازه میدهد واحدهای زیادی را محاسبه کنیم از جمله فاصله ی مدل های متفاوتی از کیهان و کهکشان هایی که انتقال به سرخ متفاوت تری دارند.
انتقال به سرخ روشی آسان برای تشخیص خاصیت نور کهکشان است که به ما میگوید کیهان تا چه اندازه میان زمانی که نور کهکشان ساطع شده و زمانی که نور کهکشان به ما رسیده منبسط شده است. با استفاده از بهترین ثابت های رصدی مشخص شده برای سرعت انبساط کیهان ، شتاب کیهان و دیگر پارامترها متوجه شدم که اگر شما قدری در حدود 1،4 برای رد شیفت ( انتقال به سرخ ) استفاده کنید فاصله ی مورد نظر 4،200 مگاپارسک را به دست خواهید آورد بنابراین هر کهکشانی با انتقال به سرخ بزرگتر از 1،4 اکنون در حال دور شدن از ما با سرعتی بیش از سرعت نور است.
آیا ما میتوانیم این کهکشان را ببینیم ؟ به طور حتم بله میتوانیم !
کهکشان های روشن مشخص شده که انتقال به سرخ اندکی دارند ( 1،4 ) که مقدار چندان زیادی نیست . برای مثال تصاویری از کوازارهایی وجود دارد ( کهکشان هایی با سیاهچاله های بسیار فعال در مرکز شان ) که انتقال به سرخی در حدود 5 دارند ، ما میتوانیم نوری با مقدار انتقال به سرخ 1000 را مشاهده کنیم ( نور اجرام تکی نه ) این همان نور تابش پیش زمینه ی کیهانی است که حدود 380000 سال پس از انفجار بزرگ شروع به تابش کرد درست بعد از اینکه کیهان به اندازه ای سرد شده بود تا نور بتواند از میان مواد موجود عبور کند در عین حال اعداد به دست آمده در محاسبه گر به ما میگوید که برای یک کهکشان با انتقال به سرخ 1،4 نوری که از این کهکشان به ما میرسد 4،6 میلیارد سال بعد از انفجار بزرگ به ما رسیده است زمانی که کیهان در وضعیت خوبی قرار داشت.
ممکن است تعجب کنید که چگونه میتوانیم کهکشانی را ببینیم که از ما با سرعتی بیشتر از نور در حال دور شدن است ؟
جواب این است که حرکت کهکشان تاثیری در نوری که از آن چند میلیارد سال پیش از آن به ما رسیده است ندارد. نور اهمیتی به وضعیت فعلی کهکشان نمیدهد نور فقط به کشش و انبساط فضا مابین موقعیت فعلی خود و ما اهمیت میدهد. بنابراین ما میتوانیم شرایطی را تصور کنیم که در آن کهکشان زمانی که نور آن به ما رسیده سریعتر از سرعت نور حرکت نمیکرده بنابراین نور قادر بوده تا از انبساط فضا بگریزد و به سمت ما بیاید.
در ذهن داشته باشید که چه چیزی در بالا یادگرفتیم این که اجرام دورتر با سرعت بیشتری در کیهان در حال انبساط از ما دور میشوند ما به محض اینکه نور به ما میرسد میتوانیم آن را ببینیم و کهکشان در حال دور شدن از ما سریعتر از نقطه ای است که در آن جا قبلا نور خود را ساطع کرده . بنابراین ما با شرایطی رو به رو هستیم که در آن کهکشان از ما سریعتر و سریعتر دور میشود و یا حتی به سرعت نور یا فراتر از سرعت نور به نسبت ما میرسد در حالی که نوری که میلیارد ها سال قبل از آن به ما رسیده همچنان باقی است و مجبور نیست از منطقه ای در فضا گذر کند که بیشتر از سرعت نور در حرکت بوده بنابراین نور آن همچنان به ما میرسد ( نوری که میلیارد ها سال به ما رسیده در جا و موقعیت مشخصی در فضا زمان باقیست )
ممکن است تعجب کنید که چگونه یک کهکشان میتواند از مرز سرعت نور عبور کند در جواب نگاهی به پاسخ ما در سوال قبلی بیندازید.
این واقعیت که کهکشان هایی که ما اکنون میبینیم سریعتر از سرعت نور در حال دور شدن از ما هستند پیامدهای غم انگیزی در پی دارد. منجمان شواهد قدرتمندی دارند که نشان میدهد ما در یک کیهان در حال شتاب زندگی میکنیم بدین معنی که سرعت هریک کهکشان بدون دخالت در دیگری در حال افزایش است .
اگر ما فرض کنیم که این شتاب به طور نامحدود ادامه پیدا خواهد کرد بنابراین کهکشان هایی که اکنون در حال دور شدن از ما سریعتر از سرعت نور هستند همیشه با سرعتی فراتر از سرعت نور از ما دور خواهند شد و بالاخره به نقطه ای خواهند رسید که در آن فضای بین ما و آن ها با چنان سرعتی در حال انبساط است که هر نوری که آن ها ساطع میکنند هیچوقت به چشم ما نخواهد رسید و همچنان که زمان در حال گذر است (میلیارد ها سال بعد در آینده ) ما ابرننننبساطستیتده کهکشان ها را مرده و منجمد خواهیم یافت و هیچ گاه هیچ نوری دیگر از آن ها دریافت نخواهیم کرد.
فراتر از این هرچه بیشتر و بیشتر از سرعت نور شتاب میگیرند هر نوری که آن ها منتشر میکنند بعد از مقطع مشخصی دیگر به ما نخواهد رسید و مرده و منجمد خواهند شد و بالاخره ما در کیهانی باقی خواهیم ماند که سرتاسر نامرئی است و تنها با تور تعداد معدودی از کهکشان ها نزدیک ما دیده میشود ( کهکشان هایی که حرکت آن ها به شدت تحت تاثیر واکنش های گرانشی محدوده است )
کدام کهکشان ها اکنون در حال خداحافظی از ما میباشند. اگر ما تصور کنیم که بیگانگانی در این کهکشان ها وجود دارند که میخواهند با ما ارتباط برقرار کنند کدام کهکشان ها اکنون بر خلاف میل آن ها حرکت میکنند ؟
یک گمان منطقی این میتواند باشد که کهکشان هایی که اکنون با سرعت نور حرکت میکنند ( در فاصله ی 4،200 مگا پارسکی و انتقال به سرخ 1،4 ) در نقطه بحرانی قرار دارند مقطعی که از این پس هر نوری از خود ساطع کنند دیگر به چشم ما نخواهد رسید. این امر تا حدی در این مقاله درست است اما یک محاسبه ی مفصل نشان میدهد که برای ساده ترین مدل از شتاب کیهان در واقع کهکشان هایی که در فاصله ی 4،748 مگاپارسکی هستند و انتقال به سرخ 1،69 دارند در حل رسیدن به نقاط بحرانی میباشند ولی کهکشان هایی با انتقال به سرخ 1،4 هنوز در حال ارسال نور به ما هستند که بالاخره به ما خواهد رسید.
تفاوت در یک واقعیت نامحسوس است : اگرچه کیهان در حال شتاب است اما زمانی که هر کهکشان در گذر زمان سریعتر حرکت میکند ثابت هابل کاهش میابد به عبارت دیگر سرعتی که در آن فضا در حال انبساط است در مقطعی اندازه گیری شده که در آن فاصله ی فضا نسبت به ما ثابت بوده ولی اکنون به مرور زمان در حال کاهش است. اگر ما چشم خود را به روی کهکشانی بگذاریم که در حال دور شدن از ما است خواهیم دید که در حال شتاب گرفتن است اما اگر بر روی یک نقطه از فضا زوم کنیم کهکشان های مختلف زیادی را میبینیم که از آن نقطه در حال عبور هستند و سرعت هرکهکشان کمتر از کهکشان جلوتر خود است. به خاطر این تاثیر اگر نور بتواند برخلاف جریان شنا کند و یک فاصله ی ثابت را با ما حفظ کند بنابراین با گذر زمان ثابت هابل کاهش پیدا میکند و در نهایت خواهد توانست خلاف جریان شنا کند و از فواصل لازم فضا عبور کرده و به ما برسد.
مترجم : آیدا صفری
آرش بوالحسنی-وبلاگ هوش فرازمینی
منبع : curious.astro.cornell.edu



تاريخ : ۱۳٩٤/٧/۱۸ | ٥:٥۱ ‎ق.ظ | نویسنده : arash | نظرات ()
  • ویندوز سون | آنکولوژی