پیدایش گیتی (قسمت دوم)

creationادوین هابل، اختر‌شناس آمریکایی مشاهده نمود که میان فاصلهٔ ما تا کهکشان‌های دوردست و میزان انتقال به سرخ آن‌ها رابطهٔ محکمی وجود دارد. این مشاهده اینگونه تفسیر شد که تمام کهکشان‌ها در حال دور شدن از ما هستند و سرعت دورشدن آن‌ها با فاصله‌شان از ما متناسب است: بدون توجه به جهتشان، هر چه دور‌تر باشند، سرعت دور شدنشان نیز بیشتر است. [۱۷] اما اگر اصل کوپرنیکی (زمین در مرکز گیتی نیست) را بپذیریم، تنها توضیح ممکن این است که تمام نواحی قابل مشاهدهٔ فضا در حال دور شدن از تمام نواحی دیگر هستند. پس امروزه می‌دانیم که فاصلهٔ میان کهکشان‌ها همواره در حال افزایش بوده‌است، و این یعنی در گذشته آن‌ها به هم نزدیک‌تر بوده‌اند. انبساط دائمی گیتی بدین معنی است که گیتی در گذشته فشرده‌تر و داغ‌تر بوده‌است.

شتاب دهنده‌های بزرگِ ذرات می‌توانند شرایطی که در زمان بسیار اندکی پس از پیدایش گیتی بر آن حاکم بوده‌اند را شبیه‌سازی کنند و با استفاده از آن‌ها می‌توان جزئیات مدل مه‌بانگ را تأیید یا اصلاح نمود. هرچند که این شتاب‌دهنده‌ها قادر به شبیه‌سازی شرایط گیتی در ابتدایی‌ترین لحظات پس از مه‌بانگ نیستند و این نخستین لحظه‌های پیدایش گیتی هنوز به خوبی درک نشده و پژوهش و گمانه‌زنی در این زمینه همچنان در جریان است.

نخستین ذرات زیر اتمی پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها بودند. اگرچه هسته‌های اتم‌های ساده در جریان هسته‌زایی مه‌بانگ و در سه دقیقهٔ نخستِ عمر گیتی شکل گرفتند، اما تشکیل اتم‌های خنثی، هزاران سال طول کشید. بیشتر اتم‌هایی که توسط مه‌بانگ ایجاد شدند هیدروژن، به همراه هلیوم و لیتیم بودند. ابرهای غول‌پیکر گازی متشکل از این عناصر اولیه از طریق گرانش به هم پیوستند تا ستاره‌ها و کهکشان‌ها را پدید آورند و عناصر سنگین‌تر نیز در درون ستاره‌ها و یا در حین انفجارهای ابرنواختری شکل گرفتند.

نظریهٔ مه‌بانگ، توضیح کاملی برای طیف گسترده‌ای از پدیده‌های مشاهده شده، از جمله فراوانی عناصر سبک، تابش زمینه کیهانی، ساختار بزرگ مقیاس و قانون هابل ارائه می‌دهد. [۶] چارچوب مدل مه‌بانگ بر نظریهٔ نسبیت عام اینشتین و همچنین فرض‌هایی چون یکنواختی و همچنین همسانگرد بودن فضا استوار است. معادلات حاکم بر آن توسط الکساندر فریدمان فرمول‌بندی شدند و البته راه‌حل‌های مشابهی نیز توسط ویلم دوسی‌تر ارائه شد. از آن زمان تاکنون، دانشمندان اخترفیزیک مشاهدات تجربی و نظریات جدیدی را به مدل مه‌بانگ افزوده‌اند و شکل پارامتری‌شدهٔ آن در مدل لامبدا-سی‌دی‌ام، چارچوب پژوهش‌های نظری کیهان‌شناسی امروزی را تشکیل می‌دهد. مدل لامبدا-سی‌دی‌ام مدل استاندارد کیهان‌شناسی مه‌بانگ است و ساده‌ترین مدلی است که توضیحات نسبتاً خوبی برای بسیاری از پدیده‌ها ارائه می‌دهد.