کیهان شناسان پاسخ می دهند کیهان چقدر بزرگ است؟ دیجیاتو

دنیا چقدر بزرگ است؟ این یکی از سؤالات اساسی نجوم است. ما می توانیم قطر جهان را با نگاه کردن به دورترین نقطه قابل مشاهده از زمین (و در واقع قدیمی ترین نقطه با توجه به سرعت نور) تخمین بزنیم.

به لطف فناوری های در حال توسعه، ستاره شناسان می توانند چند دقیقه پس از انفجار بزرگ به گذشته نگاه کنند. از اینجا ممکن است به نظر برسد که کل جهان تحت کنترل ما است. اما اندازه جهان به چیزهای دیگری از جمله شکل و انبساط آن نیز بستگی دارد.

در نتیجه، اگرچه می‌توانیم تخمین‌هایی از اندازه کیهان انجام دهیم، اما دانشمندان نمی‌توانند عددی برای آن ارائه کنند.

جهان قابل مشاهده

ماموریت در سال 2013 پلانک آژانس فضایی اروپا دقیق ترین و دقیق ترین نقشه از نورهای باستانی کیهان را منتشر کرده است. این نقشه جهان 13/8 میلیارد سال زندگی دارد. وظیفه پلانک محاسبه سن جهان با مطالعه تابش پس زمینه کیهانی بود.

چارلز لارنس، دانشمندی که بر روی پروژه آزمایشگاه رانش جت ناسا در پاسادنا، کالیفرنیا کار می کند، می گوید: تشعشع یک پس زمینه کیهانی است که از زمان های بسیار قدیم به ما رسیده است. این تابش کل تاریخ کیهان را برای ما تعریف می کند.

به دلیل رابطه بین فاصله و سرعت نور، دانشمندان در واقع می توانند به میدانی از فضا در فاصله 8.8 میلیارد سال نوری از ما نگاه کنند. درست مانند یک کشتی در وسط اقیانوس، ستاره شناسان می توانند تلسکوپ های خود را بچرخانند و به هر جهت تا شعاع 13.8 میلیارد سال نوری نگاه کنند. زمین را روی سیاره ای با شعاع 13.8 میلیارد سال نوری قرار می دهد. جهان قابل مشاهده ما میگوییم. عبارت «مرئی» کلید این مفهوم است. این کره حاوی چیزهایی است که دانشمندان می توانند ببینند، نه آنچه در واقع وجود دارد.

با این حال، این حوزه ظاهرا در مورد 28 میلیارد سال نوری قطر آن در واقع بسیار بزرگتر از آن است. دانشمندان می دانند که جهان در حال انبساط است. در خاتمه، باید در نظر داشت که کیهان از زمان آغاز خود همواره در حال انبساط بوده است، زیرا دانشمندان نقطه ای را در فاصله 8.8 میلیارد سال نوری از زمان انفجار بزرگ مشاهده می کنند. به گفته یتان سیگل از فوربس، اگر این انبساط با سرعت ثابتی در طول عمر جهان رخ می داد، اکنون همان نقطه است. 46 میلیارد سال نوری از ما دور خواهد بود. در این صورت قطر جهان مرئی به 92 میلیارد سال نوری می رسد.

قرار دادن یک کره در جهان با زمین در مرکز آن مانند شناخت انسان در مرکز جهان است. اما مانند یک کشتی در اقیانوس، ما نمی توانیم جایگاه خود را در کیهان بدانیم. فقط به این دلیل که ما ساحل را نمی بینیم به این معنی نیست که در مرکز اقیانوس هستیم. همچنین، فقط به این دلیل که ما لبه جهان را نمی بینیم به این معنی نیست که در مرکز آن هستیم.

اندازه گیری جهان

دانشمندان اندازه کیهان را به روش های مختلف اندازه گیری می کنند. آنها می توانند در جهان اولیه به نام امواج ایجاد کنند نوسانات آکوستیک باریونی، برای اندازه گیری آن تابش پس زمینه کیهانی پشت آن را پر می کند. آنها همچنین می توانند از شمع های استاندارد مانند ابرنواختر نوع 1A برای تخمین فاصله استفاده کنند. با این حال، روش های مختلف تخمین فاصله نیز ممکن است پاسخ های متفاوتی را ارائه دهند.

چگونگی تغییر گسترش نیز یک راز است. اگرچه پیش بینی ها 92 میلیارد سال نوری با شروع از این ایده که نرخ انبساط ثابت است، بسیاری از دانشمندان فکر می کنند که این نرخ در حال کاهش است. اگر جهان با سرعت نور منبسط می شد، این عدد اکنون 10 می شد.²³ یا 100 سکستیلیون. یکی از پاسخ هایی که ناسا در سال 2019 به این سوال داد این است که رویدادهای انرژی تاریک ممکن است در انبساط جهان در لحظات پس از انفجار بزرگ نقش داشته باشند.

تیمی از دانشمندان دانشگاه آکسفورد به سرپرستی میهران واردانیان به جای استفاده از یکی از روش‌های اندازه‌گیری، همه نتایج را به صورت آماری تجزیه و تحلیل کردند. آنها به جای اینکه بپرسند مدل نسبت به داده‌ها چقدر خوب عمل می‌کند، به «میانگین مدل بیزی» روی آوردند، که بر احتمال اینکه یک مدل بر اساس داده‌ها است تمرکز می‌کند. آنها دریافتند که جهان حداقل 250 برابر بزرگتر از جهان قابل مشاهده یا حداقل 7 تریلیون سال نوری قطر است.

به گفته وب سایت MIT Technology Review، “این عدد بسیار زیاد است، اما در واقع محدودتر از بسیاری از مدل های دیگر است.”

شکل زمین

اندازه کیهان تا حد زیادی به شکل آن بستگی دارد. دانشمندان این احتمال را پیش‌بینی کرده‌اند که جهان می‌تواند مانند یک کره بسته باشد، مانند زین اسب باز باشد و منحنی منفی داشته باشد، یا صاف و باز باشد.

یک جهان بسته از نظر اندازه محدود است و قابل اندازه گیری است. این ممکن است برای یک دنیای بسته مانند یک کره صادق باشد. اما جهان باز طبق تعریف هیچ بُعدی ندارد.

به گفته ناسا، دانشمندان می دانند که جهان مسطح با حاشیه خطای تنها 0.4٪ (تا سال 2013) است. و این می تواند درک ما از اندازه جهان را تغییر دهد.

به گفته ناسا، “این به این معنی است که جهان گستره نامحدودی دارد؛ اما چون جهان از نظر سنی محدود است، ما فقط می‌توانیم بخش محدودی از آن را ببینیم.” مستقیم دیده شود.»

تعیین شکل جهان به دلیل محدودیت‌های ابزار رصد ما به این مشکل می‌افزاید. به گفته وب سایت دپارتمان فیزیک دانشگاه اورگان، “جهان به ظاهر بی پایان می تواند ما را فریب دهد، مانند سالنی از آینه.” جهان ممکن است در واقع محدود باشد. “توهم بی نهایت ممکن است به دلیل نوری باشد که احتمالاً بیش از یک بار در سراسر جهان می چرخد ​​و چندین تصویر از هر کهکشان تولید می کند.”