منظور از گسترش کیهان چیست؟

ويکي نجوم/ ما در جهاني زندگي ميکنيم که که همواره در حال گسترس است. گسترس کائنات نه تنها از طريق مشاهدات بشر به اثبات رسيده، بلکه در فرضيه نسبيت آلبرت انيشتن، که تقريبا از تمامي آزمايش هاي علمي، موفق بيرون آمده نيز، به اثبات رسيده است. نحوه اثبات گسترش کائنات از اين طريق انجام مي شود که نور رسيده از يک کهکشان دور را، از دستگاهي به نام "طيف سنج عبور ميدهند. اين دستگاه، همانطور که از نام پيداست نور را به رنگهاي مختلف آن، همانند رنگين کماني که پس از يک باران بهاري در اسمان ديده مي‌شود، تقسيم ميکنند و به اين ترتيب، ما زا قادر مي سازد که رنگهاي مختلف اين طيف را از قرمز تا ابي مشاهده کنيم. از آنجايي که جهان هستي يا کائنات حد و مرزي ندارد، براي ما تجسم خود هستي مشکل است چه برسد به انکه بخواهيم بسط و گسترش ان را مجسم کنيم. براي اينکه بتوانيم کائنات را در ذهن خود بياوريم ، بايد بادکنک سفيدي را در نظر بگيريم که کهکشانها بصورت خالهاي قرمز رنگي به روي ان ترسيم شده اند. در حالي که بادکنک را باد ميکنيد و سطح روي ان گسترده تر مي‌شود، خالها از هم دورتر ميشوند. در اينجا توجه به يک نکته لازم است و ان هم اين است که در انبساط عالم فاصله کهکشانها از هم بيشتر مي‌شود و خود کهکشانها منبسط نميشوند. اين حقيقت که جهان در حال گسترش است همواره براي ما آشکار نبوده است. در واقع اين يکي از پيش بينهاي آلبرت انيشتن در فرضيه نسبيت خود، اين است که کائنات ، تغيير ناپذير نيست و به سوي مرزهاي نامحدودي در حال گسترش است. ده سال بعد از اينکه انيشتن نظريه خود را اعلام نمود ، ادوين هابل، اخترشناس سرشناس آمريکايي ، با مشاهده ستارگان و از طريق اثر داپلر در کهکشانها، ثابت نمود که عالم در حال گسترش است.[۱] تاريخچه: در سال 1919 هابل مسئوليت نظارت بر تلسکوپ تازه ساخته شده‌ي هوکر، واقع در رصدخانه‌ي مونت ويلسون را برعهده گرفت. او اين ابزار اُپتيکي را به ‌سمت متغيرهاي قيفاووسي‌ در صورت فلکي آندرومدا نشانه رفت تا از اين ستارگان متغير همچون شمع‌هاي استانداردي براي اندازه‌گيري فاصله‌هايشان تا زمين استفاده کند. بااستفاده از همين معيارهاي کيهاني او اثبات کرد که آندرومدا وراي مرز خارجي راه شيري واقع شده است. بر اساس قطر ظاهري آندرومدا، وي اندازه‌ي واقعي آن را تخمين زد و نتيجه گرفت که اين جرم آسماني به‌خودي‌خود يک کهکشان است. آندرومدا هم مانند راه شيري پر از ستاره بود. چندي نگذشت که به‌جاي نام قديمي سحابي آندرومدا نامش به «کهکشان آندرومدا» تغيير يافت. هابل با استفاده از روش قيفاووسي فاصله‌هاي سحابي‌هاي ديگر را هم جدول‌بندي کرد و ثابت کرد که بسياري از آن‌ها نيز کهکشان هستند. در سال 1924،وقتي هابل يافته‌هاي خود را منتشر کرد، تصور کلي ما از اندازه و حجم عالم، براي هميشه، تغيير کرد و معلوم شد که جهان بسيار بسيار فراتر از مرزهاي راه شيري‌است. هابل نتايج قيفاووسي‌اش را در برابر داده‌هاي انتقال دوپلري اسليفر رسم کرد و متوجه‌ي الگويي تکان‌دهنده شد: به‌جز همسايه‌هاي کيهاني نسبتاً نزديک، مثل آندرومدا،طيف تمامي کهکشان‌ها در فضا داراي انتقال به سرخ بودند؛ به‌طوري‌که مقدار اين جابه‌جايي با افزايش فاصله بيشتر مي‌شد. او سرعت اين کهکشان‌ها را برحسب فاصله رسم کرد و شيب خط مربوط به اين نقاط را بدست آورد. در سال 1929، هابل کشفش را منتشر کرد و نتيجه گرفت که هرچه فاصله‌ي کهکشان از ما دورتر باشد سرعت فرارش نيز بيشتر است. اين استنتاج او بدون اشتباه بود. حدس او اين‌ بود که، به‌غيراز نزديک‌ترين همسايه‌ها، همه‌ي کهکشان‌ها در فضا در حال دورشدن از هم هستند. اکنون اين موضوع را انبساط هابل و رابطه‌ي سرعت- فاصله را «قانون هابل» مي‌نامند. آهنگ پس‌روي کيهاني هم در هر زمانِ داده‌شده‌اي «ثابت هابل» ناميده مي‌شود.[۲] ميزان گسترش عالم هنگامي که از لفظ گسترش عالم حرف به ميان مي آوريم ،از اين لفظ چنان بر مي آيد که کهکشانها در گذشته به يکديگر نزديکتر بوده اند و به اين ترتيب جهان هستي در آغاز حيات خود، به مراتب فشرده تر و داغ تر از موقعيت کنوني اش بوده است. ناگفته پيداست که پذيرش انبساط جهان تا حد زيادي ما را به نظريه انفجار بزرگ براي آغاز عالم رهنمون مي کند. ميزان گسترش جهان نمايانگر شدت قوه جاذبه آن و به اين ترتيب ميزان کرده اي است که در آن وجود دارد. هرچه ميزان ماده بيشتر باشد، شدت قوه جاذبه آن بيشتر و در نتيجه ميزان گسترش آن کمتر خواهد بود و اين خود سرنوشت نهايي جهان هستي را به سه صورت جداگانه، تعيين خواهد نمود: ۱- جهان هستي همچانان به گسترش خود ادامه خواهد داد. ۲-جهان از سرعت و شتاب انبساط خود مي کاهد و جهت خود را تغيير مي دهد تاجايي که با انقباض تدريجي، به يک نقطه انرژي مبدل مي شود و در نتيجه يک انفجار بزرگ ديگر روي خواهد داد. ۳- موقعيت بين دو حالت قبلي رخ مي دهد، به اين ترتيب که کائنات به نحو نامحدودي همچنان به گسترش خود ادامه داده و همواره از سرعت خود مي کاهد بدون انکه توقف کند. در صورتي که چگالي عالم به ميزان مورد نياز براي توقف جهان نرسد جهان تا ابد به انبساط خود ادامه خواهد داد. به اين ميزان چگالي، چگالي بحراني گفته مي‌شود. يکي از مشکلات دانشمندان در رصدهاي صورت گرفته در اينباره اين است، مشاهدات کنوني تا کنون تنها يک درصد از جرم لازم براي رسيدن به چگالي بحراني را اثبات نموده است؛ البته گفته مي شود که جرم ماده تاريک عالم براي رسيدن به چگالي بحراني کافي است. لازم به ذکر است در صورتي که چگالي جهان برابر با چگالي بحراني باشد، حالت سوم و در صورتي که بيش از چگالي بحراني باشد، حالت دوم رخ خواهد داد.