“تصاویر کودک” از جهان: تصاویر خیره کننده نشان می دهد که کیهان فقط 380،000 سال پس از بیگ بنگ به نظر می رسد

اکثر مردم حداقل چند عکس شرم آور از دوران کودکی خود دارند – و جهان فرقی ندارد.

دانشمندان همکاری کیهان شناسی Atacama (ACT) همکاری “تصاویر کودک” کیهان را مجدداً مورد استفاده قرار داده اند و واضح ترین تصاویر از نوزادی جهان را نشان می دهند.

این تصاویر خیره کننده نور را اندازه گیری می کند که بیش از 13 میلیارد سال برای رسیدن به زمین سفر کرده است و جهان را نشان می دهد زیرا فقط 380،000 سال پس از بیگ بنگ بود.

این اولین زمان کیهانی است که برای بشریت در دسترس است و معادل یک عکس کودک است که فقط چند ساعت پس از تولد گرفته شده است.

این امر به دانشمندان بهترین نگاه خود را به پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) داده است – تابش باقیمانده از Big Bang که کل جهان قابل مشاهده را پر می کند.

آنچه مانند ابرهای نور به نظر می رسد در واقع تپه ها و دره های سال های نوری در دریای جوش هیدروژن و هلیوم است که جهان اولیه را پر کرده است.

بیش از میلیون ها دلار تا میلیارد سال ، این مناطق کم و بیش متراکم با گرانش جمع شده اند تا ساختار جهان را که امروز می بینیم شکل بگیرند.

پروفسور سوزان استاگز ، فیزیکدان از دانشگاه پرینستون و مدیر این عمل ، می گوید: “ما اولین قدم ها را برای ساختن اولین ستاره ها و کهکشان ها می بینیم.”

پس از بیگ بنگ ، کیهان پر از سوپ پلاسما گرم شده بود.

برای چند صد هزار سال اول ، پلاسما آنقدر متراکم بود که نور نمی توانست از طریق آن حرکت کند و جهان را اساساً مات می کند.

اما پس از حدود 380،000 سال ، جهان به اندازه کافی گسترش یافته بود تا تابش آن از گازهای گرم شروع به پخش شدن در فضا کند.

این تابش هنوز هم به عنوان یک پس از آن بسیار ضعیف که هر قسمت از جهان را پر می کند ، قابل مشاهده است ، که دانشمندان آن را پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) می نامند.

CMB در اصل گرمای فسیلی جهان نوزاد است و به دانشمندان این امکان را می دهد تا کیهان را در اولین لحظه قابل مشاهده خود ببینند.

برای گرفتن تصویری از آن سیگنال فوق العاده ضعیف ، دانشمندان این عمل از یک تلسکوپ بسیار حساس استفاده کردند تا با یک زمان قرار گرفتن در معرض 5 ساله از فضا عکس بگیرند.

در سال 2013 ، تلسکوپ فضایی پلانک اولین تصاویر با وضوح بالا از CMB را ضبط کرد ، اما آنهایی که توسط این عمل اسیر شده اند ، جزئیات بیشتری را نشان می دهد.

دکتر سیگورد ناس ، محقق دانشگاه اسلو و نویسنده اصلی مقاله مربوط به این پروژه ، می گوید: “قانون پنج برابر وضوح پلانک و حساسیت بیشتری دارد.”

این تصاویر فقط مناطق نور و تاریک در CMB را نشان نمی دهند بلکه قطبش – جهت نوسان – نور را در جهان اولیه نیز ضبط می کنند.

این قطبش به محققان اجازه می دهد تا در واقع حرکات گازهای هلیوم و هیدروژن را ببینند.

پروفسور استاگز می گوید: “پیش از این ، ما باید ببینیم که اوضاع کجاست ، و اکنون می بینیم که چگونه آنها در حال حرکت هستند.

“مانند استفاده از جزر و مد برای استنباط حضور ماه ، حرکتی که توسط قطبش نور ردیابی می شود به ما می گوید که کشش گرانش در قسمت های مختلف فضا چقدر قوی بود.”

تغییرات ظریف در چگالی و حرکت همان چیزی است که برای تعیین شکل گیری کهکشان ها و ستارگان اول ادامه می یابد ، زیرا ابرهای گاز در زیر گرانش فرو ریختند.

درست همانطور که ممکن است با نگاه کردن به عکسهای کودک خود ، در مورد چگونگی بزرگ شدن شخصی اطلاعات بیشتری کسب کنید ، این تصاویر همچنین به دانشمندان کمک می کند تا توسعه جهان را باز کنند.

پروفسور جو دانکلی ، اخترفیزیکار از دانشگاه پرینستون و رهبر تحلیل ACT ، می گوید: “با نگاه به آن زمان که اوضاع بسیار ساده تر بود ، می توانیم داستان چگونگی تکامل جهان ما را به مکانی ثروتمند و پیچیده که امروز در آن پیدا می کنیم ، جمع کنیم.”

محققان با مطالعه این تصاویر تأیید کرده اند که جهان قابل مشاهده تقریباً 50 میلیارد سال نوری از هر جهت اطراف ما گسترش می دهد.

این یافته ها همچنین نشان می دهد که جهان به اندازه 19900 'Zetta-Suns' ، یک واحد معادل 10^21 خورشید یا تقریباً دو تریلیون برابر جرم خورشید ما است.

از بین 1900 Zetta-Suns ، ماده متعارف ، که می توانیم ببینیم و مشاهده کنیم ، فقط 100 را تشکیل می دهد.

توده باقیمانده از 500 Zetta-Suns دیگر از ماده تاریک مرموز و معادل 1300 Zetta-Suns از “انرژی تاریک” ساخته شده است-نوعی انرژی که خالی کیهانی را پر می کند و گسترش جهان را تسریع می کند.

از ماده معمولی در جهان ، تقریباً سه چهارم هیدروژن و حدود یک چهارم هلیوم است.

این تصاویر جدید همچنین به دانشمندان کمک کرده است که سن جهان را تأیید کند.

همانطور که در اوایل جهان به خودی خود فرو ریخت ، امواج صوتی تولید می کرد که از طریق فضا مانند موج های موجود در حوضچه پخش می شد.

دانشمندان با اندازه گیری چقدر این موج ها در تصویر CMB ظاهر می شوند ، دانشمندان قادر به این کار هستند که نور برای رسیدن به تلسکوپ تا چه اندازه سفر کرده است و بنابراین ، چه مدت پیش از این اتفاق بیگنگ رخ داده است.

پروفسور مارک دابلین ، معاون و ستاره شناس ACT در دانشگاه پنسیلوانیا ، می گوید: “یک جهان جوان برای رسیدن به اندازه فعلی خود باید سریعتر گسترش می یافت و به نظر می رسد تصاویری که ما اندازه گیری می کنیم از نزدیک به ما می رسند.

“میزان ظاهری موج های موجود در تصاویر در این حالت بزرگتر خواهد بود ، به همان روشی که یک حاکم نزدیک به چهره شما نگه داشته می شود ، بزرگتر از آن است که در طول بازو نگه داشته شود.”

اندازه گیری های جدید این قانون تأیید می کند که جهان 13.8 میلیارد سال قدمت دارد و عدم اطمینان تنها 0.1 درصد است.

علاوه بر این ، این تصاویر جدید با اندازه گیری سرعت گسترش جهان ، به پشتیبانی از مدل کیهان شناسی استاندارد ، بهترین تئوری فعلی ما در مورد شکل گیری جهان کمک کرده اند.

تصویر ACT نشان می دهد که جهان با 67 تا 68 کیلومتر در ثانیه در هر مگاپرسک 380،000 سال پس از بیگ بنگ در حال گسترش بود.

این با سایر مشاهدات در مورد جهان اولیه مطابقت دارد و نشان می دهد که گسترش جهان به دلیل وجود یک نیروی ناشناخته با عنوان “انرژی تاریک” با گذشت زمان تسریع شده است.

محققان با مقایسه یافته های آنها با سایر مدلهای ممکن ، دریافتند که هیچ توضیحی دیگر نمی تواند داده ها را بهتر از مدل استاندارد فعلی متناسب کند.

دکتر کالین هیل ، استادیار دانشگاه کلمبیا و نویسنده اصلی یکی از مقالات جدید ، می گوید: “ما می خواستیم ببینیم که آیا می توانیم یک مدل کیهان شناختی پیدا کنیم که با داده های ما مطابقت داشته باشد و همچنین نرخ گسترش سریعتر را پیش بینی کند.

“ما از CMB به عنوان ردیاب برای ذرات یا مزارع جدید در اوایل جهان استفاده کرده ایم و به بررسی زمین های قبلاً غیرقابل توصیف استفاده کرده ایم. داده های ACT هیچ مدرکی از چنین سیگنال های جدید نشان نمی دهد.