رحلة الكون: من الانفجار العظيم إلى مصيره النهائي – اكتشف أسرار الزمن الكوني!
قصة بداية كوننا ربما تكون واحدة من أصعب السير الذاتية التي يمكن العمل عليها.
تتطلب هذه القصة جهود عدة أجيال من الفلاسفة وعلماء الكونيات والرياضيين والفيزيائيين وعلماء الفلك لاكتشاف ما حدث بالفعل في بداية الكون.
فقط الآن أدرك علماء الفلك أننا لا ننظر فقط إلى النجوم والمجرات البعيدة أثناء تأملنا في السماء الليلية، بل ننظر أيضًا إلى الماضي حيث يستغرق الضوء وقتًا كبيرًا للوصول إلى أعيننا من تلك المسافات الشاسعة.
مع التلسكوبات المتقدمة، أصبح بإمكاننا الآن رؤية أبعد مما كنا نستطيع سابقًا والتراجع بالزمن أكثر مما كان ممكنًا، مما ساعدنا على محاولة كشف أصول الكون.
الكون الطفولي
وتبدأ القصة… وجود شيء غامض، بدون هذا الشيء لم يكن وجودنا ممكنًا. إنه ميلاد الزمان والمكان.
يُعتقد أنه قبل ميلاد شيء عظيم، تحدث الكثير من التغيرات الظاهرة وهذا ما حدث خلال ولادة هذه الفراغ الضخم الغامض.
بدأ الأمر بانفجار، لكنه لم يكن انفجاراً بالمطلق.
لم يكن الانفجار العظيم انفجاراً في الفضاء كما يوحي الاسم، بل كان كما اقتبسه الباحثون “ظهور مفاجئ للزمان والمكان في كل مكان في الكون”.
وفقًا لنظرية الانفجار العظيم، كان الكون في البداية حاراً جداً وكثيفاً بشكل هائل وأصغر حتى من حبة (واحد على مليار حجم نواة الذرة)، وكان بمثابة فضاء-زمان رضيع ولكنه عنيف بالفعل.
لا يزال سبب حدوث هذا الحدث الضخم لغزاً وقد أبقى العلماء يتأملون فيه لقرون طويلة.
تشير إحدى النظريات إلى أن العملية المعنية كانت التضخم، حيث تم تحريك الفضاء فجأة وتوسع بسرعة أكبر من أي شيء آخر.
انتهى التضخم عندما تحولت هذه الطاقة إلى أشكال أكثر ألفة للمادة والطاقة.
الإطار الزمني الأقدم – البيكو ثانية الأولى
(10−12s) للانفجار العظيم - تضمنت أحداث ضخمة مثل التالية:
حقبة بلانك (وتبدأ): 0 إلى 10−43 ثانية
كانت هذه أفضل فترة للطلاب للعيش فيها على الأرجح لأن قوانين الفيزياء لا تنطبق عند هذه النقطة.
إنها أقرب ما يمكن أن تصل إليه الفيزياء الحالية بالنسبة للانفجار العظيم ولا يُعرف تقريبًا أي شيء عن هذه الفترة رغم أنهم كانوا سيشهدون درجات حرارة غير عادية حيث وقع الانفجار العظيم في هذه المرحلة.
يُشتبه بأن WIMPS (الجسيمات الضخمة ذات التفاعل الضعيف) أو المادة المظلمة والطاقة المظلمة (مصطلحات سأوضحها لاحقًا) هي المرشدين الأبويين لنضوج الكون.
يمكن رؤية بعض الاختلافات الكمية كاضطراب لنعومة الكون الطفولي.
يُعتقد أن هذه الأمواج الصغيرة هي أساس الهياكل الكبيرة التي تشكلت لاحقاً.
حقبة التوحيد الكبرى: 10−43 إلى 10−36 ثانية
بينما لا يزال كون صغير جداً ، يبرد الكون ليصل إلى 1032 كلفن ، وقد حان الوقت لتظهر القوى الأساسية الآن ، حيث تبدأ الجاذبية بالعمل على استقرار الكون.
تستقر القوى المتبقية لتصبح القوة النووية الإلكترونية المعروفة أيضًا باسم القوة الموحدة الكبرى (GUT).
درجة الحرارة هنا معبر عنها بـ2.725 K(1 + z)، حيث يمثل ’z’ انزياح اللون و2.725 كلفن تمثل درجة الحرارة الحالية للخلفية الكونية الميكروويفية.
حقبة التضخم: 10−36 ثانية
الكون الآن يبرد ليصل الى 1028. نتيجة لذلك ، يمكن تمييز القوة النووية القوية عن القوى الكهربائية الضعيفة مما يؤدي الى موجة أخرى من التوسع.
10-33 ثانية
الفضاء يتوسع بسرعة كبيرة جدًا بمعدل يقارب 1026, خلال فترة زمنية تتراوح بين 10 -33 إلى -32 ثوانٍ, ونتيجة لذلك, تعرض الكون مرة أخرى للتبريد الشديد من حوالي 27 K الى 22 K .
كانت تلك فترة غريبة جدًا في تاريخ كون, إذ كانت الطاقة موجودة بأكثر صورها نقاءً, وكان الفضاء كثيف للغاية بحيث لم يكن بالإمكان وجود الضوء أو المادة.
10-32
تنتهي التضخيم الكوني أخيرًا! الجسيمات الأولية المعروفة مثل الكواركات والليبتونات والبوزونات تشكل الآن مزيج ساخن يسمى حساء الكوارك-غلوون المعروف بشوربة الكوارك-غلوون.
لم تكن شوربة كثيفة للطاقة وبنهاية الحقبة انخفضت درجة حرارة الكون لتصل الى K22.
حقبة الكهرباء الضعيفة: K22.
في هذا العصر تفصل القوة النووية الضعيفة أو القوية عن القوى الكهربائية مما يؤدي لوظائف جميع القوى الأربعة الأساسية للطبيعة.
الآن بعد أن تعمل جميع القوات ، حصل العالم على الأساس اللازم لإظهار الطاقة داخل نفسه بشكل مادة بالإضافة للبوزونات مثل W و Z وبوزونات هيغز والفوتونات التي ظهرت كحامل للقوى ولكن لا يزال الجو حار جداً لكي توجد المادة.
حقبة الكوارك: K15.
بعد مرور K15., تنخفض درجة الحرارة بما يكفي لتكوين الهادرونات وتشكيل أول الجسيمات الأولية.
لكن ذلك أدى لظهور كمية متساوية من المادة ومادة مضادة والتي ستقوم بإلغاء بعضها البعض ولم تستمر أي منها لأكثر من لحظة واحدة , وخلال هذا العصر تبرد العالم ليصل لـ K15 .
حقبة تخليق النوى :
(من K3 ثوانٍ حتى ثلاث دقائق)
(من K3 ثوانٍ حتى ثلاث دقائق)
(من K3 ثوانٍ حتى ثلاث دقائق)
(من K3 ثوانٍ حتى ثلاث دقائق)
(من K3 ثوانٍ حتى ثلاث دقائق)
خلال الفترة الزمنية بين الثلاث دقائق الأولى بعد الانفجار الكبير يحدث أمر غريب.
لسبب غير مفهوم بعد تتجاوز كمية المادة كمية المضاد وتتوقف عملية إلغاء المادة المضادة .
هذا يسمح للعالم بالتبريد بما يكفي لتركيب النيوترونات والنيوترونات ونحصل على بعض النوى الأولى وهي الهيدروجين والهليوم .
لا يزال العالم ليس بارداً بما فيه الكفاية لكي ترتبط الإلكترونات بالنواة وتشكل ذرة .
معظم الأبحاث التي توصلت إلى استنتاج معين بأن هذه الأحداث قد حدثت، تأتي من الخلفية الكونية الميكروويفية.
هذه تحتوي على بقايا الضوء والإشعاع المتبقية من الانفجار العظيم، وهذه الذكرى للانفجار العظيم مرئية لأجهزة الكشف عن الموجات الميكروويفية، مما يسمح للعلماء بحل اللغز حول الكون المبكر.
عصر حساء النوى
لست متأكدًا مما يجب أن أسميه هذا العصر حيث لم يحدث شيء مهم في الكون خلال الـ 380,000 سنة التالية.
انخفضت درجة الحرارة إلى 4000 كلفن، وظلت المادة في شكل حساء من الفوتونات والنوى.
لم تكن درجة الحرارة كافية بعد للسماح بتكوين الذرات ولكن في نهاية هذا العصر، توسع الكون بما يكفي ليصبح شفافًا مما يؤدي إلى انزياح الضوء المتبقي بشكل كافٍ بحيث تنخفض الطاقة تحت الطيف المرئي.
لا يزال يمكن ملاحظته حتى اليوم في شكل إشعاع الخلفية الكونية الميكروويفية (CMBR).
لا يمكننا رؤية CMBR بأعيننا لأنه قد انزاح أكثر نحو الأحمر إلى موجات ميكروويفية (إشعاع بطول موجي حوالي 2 مم)، بسبب استمرار توسع الكون الذي لا يزال يتسارع اليوم.
CMBR هو الدليل الأكثر أهمية على كل هذه الأحداث التي بدأت بعد الانفجار العظيم وموضوع مهم للدراسة في علم الكونيات لأنها تظهر لنا التموجات في الكون المبكر.
If we simulate those ripples and let them evolve on a computer simulation, we’ll see the large-scale structure of the Universe as it is today.
العصور المظلمة للكون
حوالي 300,000-500,000 سنة بعد الانفجار العظيم، حدث إعادة التركيب عندما تم إنشاء أول ذرات وهي الهيدروجين والهيليوم، وانخفضت درجة الحرارة إلى حوالي 60-100 كلفن.
لم يكن هناك تقريبًا أي مصدر للضوء وكان الكون مليئًا بغاز الهيدروجين والهيليوم لذا كان مظلمًا لعدة مئات الآلاف من السنين.
You may think that it must be the most boring as there was almost nothing to see.
ومع ذلك، فقد أظهرت الأبحاث الحديثة أن هذه الفترة كانت وقت تغيير وتطور كبيرين حيث تم تشكيل أول النجوم أيضًا خلال تلك الفترة.
< p > لم يكن بإمكان الكون أن يبقى غرفة غاز طوال أبدية وجوده ، كانت القوة الجاذبية تعمل على تجميع كتل الغاز وبدء تفاعل الاندماج داخل نواتها مما أدى إلى ولادة أول النجوم.
< p > يمكن فهم هذه العملية باستخدام نظرية الاضطراب التي تقول إن اضطراباً صغيراً في كتلة الغاز المنتشرة بشكل موحد يكفي لجعلها تتطور لتشكل كتل متجمعة تشكل أول النجوم.
< p > لكن أي إشعاع صادر عن تلك النجوم الأولى كان يتشتت ويُمتص غالباً بواسطة ضباب الهيدروجين المحايد المنتشر عبر الكون.
< p > لذلك ، قد لا يصل ضوء تلك النجوم إلينا أبداً ، وتسمى تلك النجوم أيضًا نجوم المجموعة الثالثة .
الفجر الكوني
< p > حان الوقت لكي يستيقظ الكون مرة أخرى من العصور المظلمة ، وقد شهد تشكيل أول نجوم بداية الفجر الكوني كما نعرفه جميعًا .
< P > كون محاط بمجرات ملونة وسديم ونجوم ، تطلق مفاعلات نووية عملاقة الطاقة وعناصر جديدة أثقل مثل الكربون والأكسجين والسيليكون والمعادن .
< P > كل هذه العناصر أصبحت حاسمة للحياة اليوم .
حقبة إعادة التأيين
< P > مع زيادة عدد النجوم وبدء تكوين تجمعات ومجرات بينها ، خرج الكون من الظلام .
< P > الإشعاعات المنبعثة من النجوم أيقظت الغاز المحيط بها وأنتجت فقاعة غاز مؤينة تحيط بالنجوم والمجرات .
< P > سمح ذلك للضوء بالسفر عبر الكون دون عائق وبدأ يظهر كون حديث كما نعرفه الآن. خلال هذه الفترة تحدث تأيين الهيدروجين والهيليum المحايدين في كوننا .
< P >< /strong>< strong >< /strong>< strong >< /strong>< strong >< /strong>< strong >< /strong>< strong >< /strong>
< H3 ID = "big-freeze" CLASS = "WP-BLOCK-HEADING "> التجمد الكبير
تقترح هذه النظرية أن الكون سيستمر في التوسع بسرعة متزايدة، مما يؤدي إلى ابتعاد المجرات والنجوم والكواكب عن بعضها البعض بشكل متزايد.
في المستقبل البعيد جداً، سيكون كل شيء بعيداً لدرجة أن ضوء النجوم والمجرات البعيدة لن يصل إلينا أبداً.
في النهاية، ستبتعد الكواكب والنجوم والمجرات عن بعضها البعض لدرجة أن النجوم ستفقد الوصول إلى المواد الخام اللازمة للاندماج النووي، وسيصبح الكون مكاناً بارداً ومظلمًا وخاليًا من الحياة.
الانهيار الكبير
تقترح هذه النظرية أن الكون سيتوقف في النهاية عن التوسع ويبدأ في الانكماش، مما يؤدي إلى “الانهيار الكبير” حيث يتم ضغط كل شيء في الكون إلى نقطة واحدة.
سيؤدي ذلك إلى انفجار هائل، مما ينتج عنه خلق كون جديد.
تشير هذه النظرية بطريقة ما إلى سلوك تذبذبي للكون بحيث يعيد دورة الخلق والتدمير.
تمزق كبير
تقترح هذه النظرية أن توسع الكون سيستمر في التسارع حتى يصل إلى نقطة يمزق فيها كل شيء في الكون، بما في ذلك الذرات والجسيمات دون الذرية.
سيؤدي ذلك إلى تمزق الكون إلى مكوناته الأساسية؛ حيث يقدم تمزق كبير صورة مزعجة بعض الشيء للكون وهو يستسلم للقوة الساحقة للطاقة المظلمة.
موت الحرارة
تقترح هذه النظرية أن الكون سيستمر في التوسع والتبريد حتى يصل إلى حالة من الحد الأقصى من الإنتروبيا، حيث يتم توزيع كل شيء بالتساوي ولا يتبقى طاقة للاستخدام بعد الآن.
سيؤدي ذلك إلى كون بارد ومظلم وخالٍ من الحياة.
