أسرار تمدد الكون و معادلاته و سرعته

وفقًا للانفجار العظيم ، قد يكون توسع أبعاد الكون فرضية أخرى لنظرية الأكوان المتعددة

إن توسع الكون في علم الفلك هو توسع أبعاد الكون ، والذي يحدث على مسافة دون حركة بين أي نقطتين في الكون. وفقًا لنظرية الانفجار العظيم ، نشأ الكون من نقطة واحدة حيث توجد كمية هائلة وكبيرة من الطاقة شديدة السخونة. ويتمدد في أول بضعة ملايين من السنين بعد التوسع الأولي السريع للكون ، ثم يبدأ معدل توسعه لتقليل حتى تصل إلى السرعة الحالية. يعتمد تفسير ظاهرة توسع الكون الذي لاحظناه على الجهود الحالية للعلماء ولا يزال في مجال البحث. ترتبط محاولات تفسير توسع الكون حاليًا بفكرة ما يسمى بالطاقة المظلمة.

 

مرحلة تطور بنية الكون ، المحور الأفقي هو الوقت ، بدءًا من يسار الوقت صفر (المقياس اختياري في الشكل).

تشير القياسات الأخيرة إلى أن معدل تمدد الكون يتزايد ، ويعزو العلماء هذه الزيادة إلى المادة المظلمة التي تظهر في النماذج النظرية في شكل ثابت كوني. لقد تمكنا مؤخرًا من قياس تسارع تمدد الكون ، وتعتقد النظرية أن تمدد الكون في الماضي كان “بطيئًا ومكابحًا” تحت تأثير قوة الجاذبية للمادة التي نشأت في الكون. كون. في الوقت الحاضر ، يفترض العلماء أن نموذج Lambda-CDM يُستخدم لشرح ما يحدث في الكون ، وهذا النموذج يقوي التوسع المستقبلي للكون تحت تأثير الطاقة المظلمة.

 

تاريخ الاكتشاف

في عام 1917 ، وصف ألبرت أينشتاين وويليام دي سيتل الكون لأول مرة من خلال النسبية العامة ، لكنهم وصفوه بأنه عالم مستقر ومستقر ، واتضح أن وصف دي سيتل للكون كان خاطئًا. ثم اقترح ألكسندر فريدمان لأول مرة وصف الكون في عام 1922 عن طريق حل معادلة النسبية ، وتوصل إلى استنتاج عام مفاده أن الكون قد يتوسع أو ينكمش (معادلة فريدمان) ، لكن هذا البحث لم يثير إشعار العلماء.

في عام 1912 ، اكتشف عالم الفلك الأمريكي فيستو سليفر الانزياح الأحمر للخطوط الطيفية من المجرات البعيدة. وفي عام 1925 ، نشر إدوين هابل مقالًا عن المسافة بيننا وبين أندروميدا (مجرة) (أو ميسييه 31). من الواضح أن مجرة ​​درب التبانة تقع خارج مجرتنا درب التبانة ، وفي عام 1926 ، نشر هابل أيضًا ورقة بحثية عن المسافة بيننا وبين العديد من المجرات الأخرى.

ثم في عام 1927 اكتشف عالم الفلك البلجيكي جورج ليميتر توسع الكون واكتشف أن الكون الذي اكتشفه “فريدمان” سابقًا وفقًا لمعادلة النسبية كان في حالة حركة وليس متحركًا. حالة مستقرة. يربط “Lumetre” الانزياح الأحمر للخط الطيفي الذي اكتشفه “Sliver” إلى المسافة المحددة بواسطة “Hubble”. من هذا استنتج أن الكون يتوسع ، وفي عام 1927 نشر ورقته البحثية في المجلة العلمية Annales de la Société Scientifique de Bruxelles ، وصاغ قانون هابل {\ displaystyle v = H \ cdot r} {\ displaystyle v = H \ cdot r} استنتج لاميت نظريًا أنه كلما كانت المجرة بعيدة عنا ، كلما ابتعدت عنا (قارن ثابت هابل). وجد أن القياسات التي أجراها تدعم هذا ، وفي عام 1929 اشتق ما كان يُسمى بعد ذلك قيمة “ثابت هابل” {\ displaystyle H_ {0}} {\ displaystyle H_ {0}} ، واشتقها من Hubble He و Lemmett أثبتت أن “مسافة” المجرة ليست حركة المجرة للابتعاد عنا ، بل نتيجة حل معادلة مجال أينشتاين ، وهي المسافة ، أي توسع الكون.

اكتشف هابل في عام 1929 أن القانون {\ displaystyle v = H \ cdot r} {\ displaystyle v = H \ cdot r} أوضح العلاقة بين المسافة بيننا وبين المجرة والانزياح الأحمر الناجم عن سرعة المجرة {\ displaystyle v} v وفقًا لتأثير دوبلر ، لم يفسره على أنه توسع للكون ، واعتقد أنه يتوافق مع النموذج الثابت للكون الذي اقترحه “Setter” في عام 1917 ، ولم يقبل هابل فكرة توسع الكون. وفقًا للبحث الذي نشره ، يبدو أنه لا يصدق ذلك.

عندما أسس أينشتاين النظرية العامة للنسبية في عام 1915 ، كان يعتقد أن الكون مستقر ومستقر ، وأضاف ما يسمى بالثابت الكوني إلى معادلته لمجال الجاذبية للحصول على حل المعادلة الكونية. إنه مستقر ومستقر ، لكن حل تكوين الكون غير مستقر. وبناءً على الإنجازات ، اعتنق هذا المبدأ من الإشارة إلى توسع الكون ، ولهذا وصف أينشتاين لاحقًا هذه فكرة الثابت الكوني – كما قال جورج جامو – “هو أكبر خطأ ارتكبه في حياته.”

 

معدل تمدد الكون

معدل التمدد في بداية الكون ، وفقًا لقانون السرعة ، مسافة الكون مقسومة على وقت الميلاد = 30000 ، أي 30000 سنة ضوئية في الثانية.

 

حالة البحث

وفقًا لنظرية الانفجار العظيم ، نشأ الكون في حالة كثيفة وحارة جدًا ، ثم بدأ في التوسع والتوسع ، ودفع المجرة بعيدًا.

وفقًا للنظرية الحالية التي يتفق معها معظم العلماء ، لا يعتبر الانزياح الأحمر للكون تأثير دوبلر ، ولكنه يعتمد بشكل أساسي على الزيادة في أبعاد الكون بمرور الوقت. يقود هذا المبدأ الناس إلى الإيمان بالانفجار العظيم ، لأنه وفقًا لهذا النموذج ، تقلصت المسافة بين المجرات بمرور الوقت في الماضي واختفت عند نقطة زادت فيها كثافة المادة بلا حدود.

لوقت طويل ، لم نكن نعرف ما إذا كان الكون:

 

_سوف تستمر في التوسع (حالة الكون المفتوح) ،

_سوف يتباطأ تمدد الكون حتى يصل إلى حالة مستقرة (حالة الكون المسطح) ،

_سوف تتباطأ سرعة تمدد الكون إلى الحد الأقصى ، ثم تعود إلى حالتها المائلة (الكون المغلق) تحت تأثير جاذبية المادة.

 

أرصاد وملاحظات المستعرات الأعظمية البعيدة جدًا من المستعرات الأعظمية من النوع 1 أ – تم إجراء هذه الملاحظات في إطار مشروع بحث المستعر الأعظم – وقد أجرى عدد من العلماء شاول بيرلماتر وبريان شميت نتائج التحليل مع آدم ريس ، وحصلوا على جائزة جائزة نوبل في الفيزياء عام 2011.  تظهر النتائج أن تمدد الكون يتسارع (أي أن معدل التوسع يزداد مع مرور الوقت). تنطبق هذه النتيجة أيضًا على قياس إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف بواسطة كاشف ويلكينسون لتباعد الترددات الراديوية (WMAP). ويعزى سببها إلى ما يسمى بالطاقة المظلمة ، والتي يُعبر عنها بالثابت الكوني ، ولكنها تتغير بمرور الوقت. في الوقت الحاضر ، لم يكن من الممكن إثبات وجود الطاقة المظلمة عمليًا ، والسبب الرئيسي لتسميتها بتوسع الكون وتطور بنية الكون.

فرضية أخرى حول أصل الانزياح الأحمر هي ما يسمى ب “شيخوخة الفوتون” مع زيادة المسافة. تستند هذه الفرضية على نظرية الكم وتعتمد على الضوء كشكل من الجسيمات ، لكن هذه الفرضية الآن غير مرضية.

وفقًا لبعض الملاحظات ، اتفق العلماء على أن الكون شهد فترة من التوسع العنيف بشكل أسي في الحجم بعد وقت قصير من ولادته ، وتسمى هذه النظرية الآن نظرية توسع الكون في علم الفلك.

بالإضافة إلى ذلك ، لا يزال البحث جاريا لإيجاد حلول أخرى للنسبية العامة.

 

توسع الكون وجاذبية المادة

يوصف توسع الكون أحيانًا بأنه قوة تدفع الجسيمات أو الأشياء بعيدًا عن بعضها البعض. على الرغم من أن هذا الفهم صحيح من منظور تأثير الثابت الكوني ، إلا أن هذه الصورة ليست صحيحة تمامًا. يعتقد العلماء أن الكون قد تجاوز مرحلة. تحت تأثير القصور الذاتي ، تكون الأجرام السماوية بعيدة عن بعضها البعض ، والأجرام السماوية في الكون تطير بعيدًا عن بعضها البعض لأسباب غير معروفة – على الأرجح نتيجة التوسع الكون ، يستمر في التوسع ، ولكن بسبب قوة الجاذبية ، تستمر سرعته في التناقص.

بالإضافة إلى تباطؤ تمدد الكون بأكمله ، لا تزال الجاذبية تعمل محليًا ، مما يتسبب في تكثف بعض المادة هنا وهناك لتشكيل النجوم والمجرات. عندما تتشكل الأجسام وتتشكل تحت تأثير الجاذبية ، يتم فصلها عن التمدد العام للكون للتغلب على جاذبية المادة عندما تتكثف.

وبعد أن ترتبط الجثث ببعضها البعض ، لم يعودوا منفصلين عن بعضهم البعض. هذا هو السبب في أن أندروميدا (المجرة) مرتبطة بمجرتنا درب التبانة ، لذلك نجدها تسقط علينا (تتحرك نحونا ، وتقترب منا وتقترب منها) بدلاً من الابتعاد. نحن في المجموعة المحلية من المجرات (تتكون المجموعة المحلية من المجرات من مجرة درب التبانة ومجرة المرأة المسلسلة العظيمة مثل مجرتنا وحوالي 30 مجرة صغيرة أخرى) ، ولم تزد المسافة بينهما. إذا قفزنا من المجموعة المحلية ، فسنجد أن تمدد الكون قوي ويمكن قياسه ومراقبته. ومع ذلك ، وجدنا أن الطبقة في الكون قد وصلت إلى مدى مجموعات المجرات والعناقيد المجرية ، وتترك هذه العناقيد المجرية التمدد العام للكون المسمى “تيار هابل” وتحافظ على ترابطها. عند التفكير في الطاقة المظلمة أو التفكير في الكون ، ستخضع المادة لبعض التغييرات. النظر المستمر.

يتم إنتاج الثابت الكوني من خلال كثافة طاقة الفراغ ، وله نفس تأثير الضغط التنافر بين الأجسام ، ويزداد بشكل مباشر (وليس العكس) مع زيادة المسافة. بمعنى آخر ، تدفع طاقة الفراغ الأشياء المجمعة معًا تحت تأثير الجاذبية ، وتدفعها بعيدًا. لكنهم لم يصلوا إلى مستوى فصلهم وتحللهم عن بعضهم البعض ، لكنهم استمروا في الارتباط جزئيًا في حالة توازن ككل. مع تمدد الكون وتناقص كثافة المادة فيه ، تقل قوة الجاذبية (تقل الجاذبية مع تناقص الكثافة) ، وتزداد قوة التنافر في الكون. هذا يؤدي إلى الحالة الموصى بها

 

يؤدي هذا إلى وضع يوصف بأنه نموذج لامدا – آلية التنمية النظيفة للكون لأنه يتمدد كما لو كان يتمدد في فرع ، ويتمدد بمعدل متزايد تحت تأثير الثابت الكوني. ومع ذلك ، هناك شيء واحد جدير بالملاحظة حول توسع الكون في الفضاء القريب وهو أن الانزياح الأحمر الناجم عن “ترك” طبقات مثل مجرة درب التبانة أو مجرة المرأة المسلسلة يختفي. بناءً على مراقبة سرعة حركتهم المتبادلة ، يمكن حتى التنبؤ بأنهم سيجتمعون وندمجوا في غضون 2 مليار سنة مقبلة ، وقد يندمجون بالكامل في مجموعة المجرات العذراء. لكن المجرات الأخرى قد تستمر في الابتعاد عنا بسرعات أعلى وأسرع حتى لا نتمكن من رؤيتها بسبب الانزياحات الحمراء القوية.

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية