هل الكون يتمدد؟
إن إدراك أن كوننا يتوسع هو أحد أكثر الاكتشافات التحويلية في علم الكونيات. بينما كانت هذه الحقيقة المرصودة موضع نقاش ساخن في يوم من الأيام ، فإنها تشكل الآن حجر الأساس لمفاهيمنا الحديثة عن الكون.
جاء أول دليل على توسع الكون من خلال اكتشاف ألبرت أينشتاين للنظرية النسبية العامة في عام 1917. ومنذ ذلك الحين جمع علماء آخرون المزيد من الأدلة ووسعوا أفكاره إلى نماذج أكثر واقعية.
توسيع الكون أينشتاين
قدمت نظرية النسبية لأينشتاين ترقية جادة لفهمنا للمكان والزمان والحركة والجاذبية. وبمجرد أن طور نظريته ، طبقها على الكون بأسره.
ولدهشته كثيرًا ، فقد تنبأ بشكل طبيعي بكون متطور وديناميكي ، كان إما يتوسع أو يتقلص.
لكن هذه الفكرة تتعارض مع أفضل تفكير في ذلك الوقت ، والذي أكد أن كوننا كان ثابتًا تمامًا طوال الأبدية. رداً على ذلك ، قام أينشتاين بتعديل معادلاته لإبقائها ثابتة واستمر في حياته.
كيف نعرف أن الكون يتوسع؟
بعد سنوات قليلة من قيام أينشتاين بهذا التغيير ، قام عالم الفلك إدوين هابل باكتشاف رائع ، أدى إلى أول دليل رئيسي على أننا نعيش في كون متوسع.
المجرات المتغيرة الحمراء
وجد هابل أن الضوء من المجرات البعيدة في المتوسط ، تحولت إلى أطوال موجية أطول ، مما أعطى تلك المجرات صبغة حمراء. عند جمع البيانات من العديد من المجرات ، كان هذا النمط واضحًا.
وجد أيضًا أن مقدار التحول إلى الأحمر يتناسب مع المسافة إلى المجرة من مجرتنا درب التبانة. المجرات التي تقع على بعد ضعف الانزياح نحو الأحمر ، بينما المجرات الأبعد بعشر مرات كان لها انزياح أحمر بمقدار 10 مرات ، وهكذا.
تأثير دوبلر
أحد الاحتمالات لهذا الانزياح نحو الأحمر هو أن المجرات تتحرك جسديًا ، وهذا شيء مثل تأثير دوبلر (التغير في النغمة الذي يحدث للأصوات المتحركة) يمكن أن يفسر النتائج.
لكن هذا من شأنه أن يؤدي إلى مؤامرة كونية هائلة وغير عادية للغاية. كما أنها لم تظهر بشكل كاف لماذا تتحرك المجرات على بعد ضعف السرعة. لا يمكن لتأثير دوبلر البسيط أن يفسر كل البيانات.
العودة إلى فرضية أينشتاين
بدلاً من ذلك ، نظر البحث في ما إذا كان الضوء القادم من المجرات البعيدة يتشتت أو يفقد الطاقة (ويتغير لونه) أثناء انتقاله عبر الأعماق بين المجرات.
فرضية الضوء المتعب
أشار البعض إلى هذا باسم فرضية “الضوء المتعب”، التي لم تحظ بالاهتمام قيد التدقيق. بشكل أساسي ، إذا كان موجودًا ، يجب أن نكون قادرين على قياس هذا التأثير داخل المجرات ، ولم يكن هذا هو الحال.
هذا يعيدنا إلى بصيرة أينشتاين الأصلية.
توسيع الكون
في الكون المتوسع ، المساحة بين المجرات تنمو باستمرار ، وهذا التوسع يتسبب في تمدد الضوء إلى أطوال موجية أطول. كلما زادت المساحة بيننا وبين مجرة بعيدة ، يمكن أن يحدث المزيد من الامتداد أثناء انتقال الضوء ، وكلما زاد الانزياح نحو الأحمر.
هل المجرات تبتعد عنا؟
في الكون الآخذ في الاتساع ، تنحسر كل مجرة بعيدًا عن كل مجرة أخرى (في المتوسط ، بالطبع ، لا يزال من الممكن حدوث تصادمات صغيرة الحجم بين المجرات القريبة).
لذا فإن أولئك منا على الأرض لا يشغلون منصبًا متميزًا أو خاصًا.
من وجهة نظرنا ، يبدو أن كل مجرة تنحسر بعيدًا عنا. ومن الناحية النظرية ، فإن المنظور من كل مجرة أخرى متشابه: جميع المجرات الأخرى تبتعد ، حيث يكبر الكون بأكمله.
المزيد من الإجابات في Cosmic Microwave
لدينا طرق أخرى لاختبار تمدد الكون بشكل غير مباشر. أحد هذه الأسئلة هو أن نسأل كيف كان الكون في الماضي عندما كان أصغر ، ثم اخرج مع الملاحظات ومعرفة ما إذا كانت فرضيتنا صحيحة.
الخلفية الكونية الميكروويف
أهم مثال على هذا الخط من التفكير هو الخلفية الكونية الميكروويفأو CMB. في الخمسينيات من القرن الماضي ، أدرك علماء الكونيات أنه في مرحلة ما قبل بلايين السنين ، سيكون كوننا صغيرًا وساخنًا وكثيفًا لدرجة أن كل المادة الموجودة فيه ستكون في حالة البلازما.
بمجرد أن يتمدد ويبرد ، سيظل الإشعاع الصادر عن تلك البلازما معلقًا حتى اليوم ، لكنه انزاح إلى الأحمر كثيرًا لدرجة أنه لن يكون مرئيًا إلا للتلسكوبات الميكروية.
في عام 1964 ، عندما بدأ علماء الكون النظريون في وضع تجربة لاختبار ذلك ، اكتشف مهندسان راديو في مختبرات بيل بالصدفة خلفية الميكروويف هذه أثناء معايرة هوائي جديد. ربما في أعظم حالات السخرية الكونية ، حصل المهندسان على جائزة نوبل لاكتشافهما العرضي ، بينما لم يفز المنظرون الذين توقعوا وجود CMB بأي جائزة.
