انفجار بزرگ (مهبانگ) چیست؟

نظریه انفجار بزرگ یا مهبانگ در حال حاضر تنها توضیح ارائه شده درباره منشاء جهان می‌باشد که بطور گسترده پذیرفته شده است. انفجار بزرگ، بسیار پُر انرژی و پُر حرارت بود و در ثانیه‌های اولیه پس از انفجار فقط تشعشع و ذرات زیراتمی گوناگون در جهان وجود داشتند. تشعشعات باقیمانده از این انفجار هنوز به صورت امواج ضعیف مایکروویو در آسمان وجود دارند و از زمین قابل ردیابی هستند. به این امواج تشعشع مایکروویو زمینه کیهان گفته می‌شود.

در اواخر دهه 1920، ادوین هابل ستاره‌شناس آمریکایی به بررسی نور دریافتی از ستارگان کهکشان‌های دوردست پرداخت. او متوجه شد که طول موج‌های این نور بلندتر از میزان مورد انتظار است. این پدیده که قرمزگرایی (Redshift) نام دارد، نشان داد که کهکشان‌ها با سرعت زیادی در حال دور شدن از زمین هستند.

هرچه ما بیشتر به عمق کیهان نظاره می‌کنیم در واقع بیشتر به عمق زمان گذشته می‌نگریم. یک ستاره را که در فاصله 10 سال نوری قرار دارد به همان صورتی می‌بینیم که 10 سال نوری قبل بوده است. دورترین اجرامی را که انسان می‌تواند با تلسکوپ‌های بزرگ نجومی نظاره کند کوازارها هستند. (Quasar مخفف عبارت نجومی Quasi Stellar objects و عبارت است از عضوی از گروه‌های گوناگون ستاره مانند که دارای پرتوهای قرمز استثنایی می‌باشند. غالباً از خود فرکانس‌های رادیویی و نیز امواج نوری قابل دیدن منتشر می‌کنند.)

آنها در واقع کهکشان‌های کاملاً جوانی هستند که در مراحل اولیه شکل‌گیری به سر می‌برند. حال اگر انسان نگاهش را در سمت دلخواهی به دورتر و باز هم دورتر متوجه کند باید به مرزی برسد که در آنجا آغاز خلقت را مشاهده کند و به عبارت دیگر آن گاز داغ اولیه را ببیند که تمام کهکشان‌ها، ستارگان، سیارات و موجودات از آن ایجاد شده‌اند. بنابراین باید پیرامون ما را پیوسته پوسته کاملاً درخشانی در دوردست احاطه می‌کرد و آسمان هم باید شب‌ها همچون روز روشن می‌شد. اما این دیوار آتشین با سرعت زیادی از ما دور می‌شود. زیرا که عالم لحظه به لحظه انبساط می‌یابد.

سرعت دور شدن به قدری زیاد است که نور این پوسته دارای طول موج بلندتری می‌شود که ما آن را فقط به صورت تشعشعات و امواج رادیویی دریافت می‌کنیم. وجود این پرتوها را می‌توان با رادیو تلسکوپ‌ها به سادگی اثبات کرد. این تشعشعات تکیه گاهی مهم برای اثبات فرضیه انفجار اولیه می‌باشد.

شواهدی در اثبات انفجار بزرگ

تشعشع مایکروویو زمینه کیهانی بهترین دلیل اثبات نظریه انفجار بزرگ می‌باشد. این تشعشع بسیار ضعیف بوده و طول موج بسیار بلندی دارد. این مشخصات، کشف ادوین هابل را که گفته بود جهان در حال انبساط است، تایید می‌کند. این تشعشع همچنین نظریه جورج گاموف، فیزیکدان آمریکایی – اوکراینی تبار را تایید می‌کند.

او پیش‌بینی کرده بود که در صورت وجود آغازی برای جهان، تشعشعاتی که به ما می‌رسند باید از دورترین نقاط آنکه با سرعتی زیاد در حال دور شدن هستند، باشند. چنین تشعشعاتی به شدت مستعد قرمزگرایی (میزان گرایش نور اجسام دور شونده به سمت قسمت قرمز رنگ طیف الکترومغناطیسی) بوده و بنابراین انتظار می‌رود که دارای طول موج‌های بلند باشند.

با مطالعه کهکشان‌های دور شواهد بیشتری در اثبات نظریه انفجار بزرگ بدست آمده است. بعضی از این کهکشان‌ها 13 میلیارد سال نوری با ما فاصله دارند، یعنی 13 میلیارد سال طول می‌کشد تا ما نور آنها را ببینیم. حال ما این کهکشان‌ها را به همان شکلی که 2 میلیارد سال بعد از انفجار بزرگ بوده‌اند، مشاهده می‌کنیم. این واقعیت که آنها فشرده‌تر از کهکشان‌های نزدیکتر به نظر می‌رسند نشان می‌دهد که حجم جهان زمانی کوچکتر و متراکم‌تر بوده و حال با گذشت زمان این حجم در حال افزایش است.

دانشمندان با امید به کشف منشاء جهان، تلاش می‌کنند تا شرایطی را که بلافاصله بعد از انفجار بزرگ وجود داشت، بازسازی کنند. برای اینکار، آنها دو اشعه از ذرات بنیادی را در جهات متضاد، حول دستگاهی به نام شتاب دهنده (دستگاهی برای آشکار ساختن ذرات) می‌فرستند. این دو اشعه وقتی به سرعت نور می‌رسند، به هم برخورد می‌کنند که از انرژی حاصل از این برخورد، ذرات جدیدی بوجود می‌آیند.

این ذرات ردی از خود در محفظه حباب (وسیله‌ای که در آن ذرات بنیادی از میان هیدروژن مایع عبور و باعث جوشیدن آن شده و ردی از حباب از خود بر جای می‌گذارند) باقی می‌گذارند و دانشمندان می‌توانند آنها را ببینند. نتایج این آزمایش حقایق بسیاری راجع به آغاز جهان در اختیار ما می‌گذارد. زیرا انرژی آزاد شده از تصادم ذرات بنیادی شبیه به انرژی ذراتی است که در لحظات اولیه انفجار بزرگ حاصل شده است.