منو
 کاربر Online
687 کاربر online
تاریخچه ی: انفجار ستارگان

در حال مقایسه نگارشها

نگارش واقعی نگارش:1

مقدمه

تمامی جهان ما محدود به یک هسته بود. به عنوان یک شگفتی ، باید دانست که این لحظه‌ قبل از خلقت است، وقتی که زمان و فضا وجود نداشت. با توجه به فلسفه‌ انتظام گیتی که جهان ما را توصیف می‌کند، یک انفجار غیر قابل توصیف ، با ترلیون درجه حرارات ، بسیار شدید ، نه ‌تنها باعث تشکیل ذرات درون مولکولی بنیادی و در نتیجه ماده و انرژی شد؛ بلکه فضا و زمان را هم بوجود آورد. نظریه ‌پردازان این فلسفه با توجه به مشاهدات همکاران منجم خود، توانستند توالی زمانی حوادث را که انفجار بزرگ نامگذاری شد، معین کنند.

نظریه‌ کوانتوم بیان می‌دارد که ۱۰ تا ٤۳ ثانیه بعد از انفجار ، ٤ نیروی طبیعت: قوی هسته‌ای ، ضعیف هسته‌ای ، الکترومغناطیس و گرانش ، به‌ هم ‌پیوسته و یک نیروی برتر را تشکیل دادند. ذرات ابتدایی به نام کوارک ، به صورت سه‌تایی به‌ هم متصل شدند و فوتون ، پوزیترون و نوترینو را در کنار ضد ذره‌ آنها تشکیل دادند. در این مرحله پروتون و نوترون در مقادیر جزئی وجود داشتند، یعنی تقریبا یکی به ازای یک بیلیون فوتون ، نوترینو یا الکترون. به نظر می‌رسد چگالی جهان در اولین لحظه‌ی پیدایش حیات ، بوده که اکثریت آن به‌ صورت تابش بوده ‌است. به ازای هر یک بیلیون جفت از این ذرات سنگین (هادرون) که خلق شده‌ بودند، یکی به علت برخورد ذره نابود شده و بقیه ذرات بخش عمده‌ی جهان کنونی ما را تشکیل دادند.


img/daneshnameh_up/d/db//Meghyasejahan.jpg

انبساط جهان

در طی این پیدایش و نابودی ذرات ، جهان با سرعتی بسیار بیشتر از سرعت نور در حال گسترش بود. جهان در کمتر از یک هزارم ثانیه حداقل صد برابر شد، یعنی از اندازه‌ یک هسته به پهنای ۱۰۳۵متر رسید؛ که به این عصر تورم گویند. این تورم متقارن جهان که تقریبا بطور کامل هموار بود در عرض۱۰ تا ۳۵ ثانیه پایان یافت. نظریه ‌پردازان می‌گویند که اگر این تغییر اندک در پخش چگالی مواد حاصل نمی‌شد، کهکشانها نمی‌توانستند شکل بگیرند. در این لحظه ، جهان یک پلاسمای یونیزه بود که در آن ماده و تابش جدا نشدنی بودند. به علاوه ، ذره و ضد ذره به یک میزان موجود بودند. نسبت نوترونها و پروتونها گر چه اندک ، ولی مساوی بود. وقتی که سن جهان به یک صدم ثانیه رسید، نوترونهای قدیمی به میزان زیادی شروع به ازبین رفتن کردند، این باعث شد که الکترونها و پروتونهای آزاد بتوانند با بقیه‌ ذرات ترکیب شوند.

در حقیقت ، نوترونهای باقیمانده به پروتونها پیوسته و هیدروژن سنگین (دوتریم) را تشکیل دادند. این هسته‌ها باهم جفت‌ شده و هسته‌ هلیوم را بوجود آوردند. تشکیل ماده از انرژی با تبدیل فوتونها به باریونها و ضد باریونها میسر شد که در نهایت نابود شدنشان آنها را به انرژی خالص تبدیل کرد. در نتیجه‌ این برخوردها و نابودی‌ها ، ماده دیگر نمی‌توانست بیش از چند نانو ثانیه قبل از اینکه بمباران الکترونی این فوتونها را پراکنده ‌کند، دوام بیاورد. مثل آبی که درون اسفنج به دام می‌افتد؛ تابش آنچنان چگال است که هیچ نوری قابل دیدن نیست. در این زمان دما تا ۱۳۱۰ درجه‌ کلوین پایین آمد و قوی هسته‌ای ، ضعیف هسته‌ای و الکترومغناطیس توانستند نیروی خود را اعمال کنند، به این عصر آخرین پراکندگی می‌گویند.

مرحله تشکیل هلیوم

وقتی ‌که ابر گازی یک ثانیه بعد از انفجار اولیه گسترش یافت و دمای جهان ما ده‌ بیلیون درجه کاهش یافت، فوتونها دیگر انرژی لازم برای تولید ماده یا تبدیل انرژی به ماده را نداشتند. بعد از سه دقیقه و حرارت یک ‌بیلیون درجه ، سرعت پروتونها و نوترونها تا حدی کاهش یافت که ساخت هسته بتواند انجام گیرد. دو پروتون و دو نوترون به ‌هم ‌پیوسته و هسته‌ هلیوم را تشکیل دادند. به ازای هر هسته‌ هلیوم که تشکیل شد، حدود ده پروتون باقی ماند و در نتیجه ۲۵ درصد از جهان از هلیوم تشکیل شد. مرحله‌ مهم بعدی توسعه در عرض ۳۰دقیقه بعد اتفاق افتاد؛ که در طی آن بر اثر نابودی جفتهای الکترون - پوزیترون ، تولید فوتونها افزایش یافت. این حقیقت که در شروع جهان ، الکترونها کمی از پوزیترونها بیشتر بوده‌اند؛ اطمینان می‌دهد که جهان ما می‌توانست راهی را که دارد بوجود آورد.



تصویر

نور و طیف ستارگان

جهان در طی ۳۰۰۰۰۰ سال بعد رو به توسعه گذاشت و تا ۱۰۰۰۰درجه‌ کلوین سرد شد. این شرایط به هسته‌ هلیوم اجازه داد که الکترونهای آزاد شناور را جذب کرده و اتمهای هلیوم را تشکیل دهد. در این ضمن اتمهای هیدروژن در حال اتصال به یکدیگر و تشکیل لیتیوم بودند. در اینجا بود که چگالی جهان تا جایی رسید که نور قابل مشاهده گردید. تا این لحظه به دام افتادن فوتونها در ماده ادامه داشت. در نهایت ، این توسعه اجازه داد تا همچنانکه چگالی تابش کم و کمتر می‌شود، نور و ماده بتوانند هر کدام مسیر جداگانه‌ خود را طی کنند. درنتیجه ماده و تابش دیگر به‌ هم متصل نبوده و قدیمی‌ترین فسیلهای در جهان شکل گرفتند.

در ۱۸۱٤علم طیف ‌شناسی توسط ویلیام ولاستون پایه ‌گذاری شد، او یک فیزیکدان انگلیسی بود که به وجود تعدادی خط تیره که طیف پیوسته‌ خورشید را از هم جدا می‌کردند، پی برد. این خطها مورد توجه ژوزف فرانهوفر قرار گرفتند. وی یک عینک‌ساز و فیزیکدان آلمانی بود که با دقت محل این خطوط را مشخص کرد و سپس در۱۸۵۰دو فیزیکدان آلمانی ، گوستاو کیرخوف و رابرت بانسن ، طیف‌ بینی را پالایش کردند. آنها سپس توانستند با حرارات دادن به عنصرهای مختلف ، نور سفید تولید کنند و با استفاده از طیف‌ بینی ، عنصر مربوط به خطوط قابل مشاهده در طیف الکترومغناطیس را پیدا کردند.

در ۱۸۶۳ سر ویلیام هاگینز ، یک منجم غیر حرفه‌ای ، یک ستاره‌ نزدیک را از طریق عدسی نور شکن ۸ا ینچی خود، با یک طیف‌نما مشاهده کرد. او به آنچه در ابتدا فرض کرده‌ بود دست یافت: همان خطوط طیفی که در خورشید خودمان مشاهده شده ‌بود. در این ضمن ، کیرخوف و بانسن موفق شدند که خطوط طیفی خیلی از عناصر شامل هیدروژن ، سدیم و منیزیم را دسته‌بندی کنند. هاگینز همین خطوط طیفی را در ستاره‌های دور مشاهده کرد و بدرستی پیشنهاد کرد برخی از عناصری که کیرخوف و بانسن فهرست بندی کرده ‌بودند، از این اجرام آسمانی منشأ گرفته‌اند.

کیریستین دوپلر از استرالیا ، بیست سال قبل از آن دریافت که فرکانس یک موج صدا به مکان نسبی منبع صوت وابسته است. وقتی که یک صدا از یک مشاهده‌گر دور می‌شود، دانگ صدا کمتر می‌شود. همچنان اگر منبع در حال حرکت نباشد ولی مشاهده‌گر حرکت کند، یک تغییر متناسب در فرکانس موج صدا بوجود خواهد آمد. دوپلر تبدیلی مشابه را برای امواج نور قائل بود. تا زمانیکه آرماند فیزو ، یک فیزیکدان فرانسوی ، در ۱۸٤۸ ثابت کرد که وقتی یک جسم آسمانی از یک مشاهده‌گر دور می‌شود، خطوط طیف مرئی به سمت انتهای قرمز سیر خواهند کرد. این «تغییر به سمت قرمز» نشان داد که ستاره‌ آلفا در حال دور شدن از ما می‌باشد. چند سال بعد او توانست که سرعت شعاعی ستاره‌ آلفا را بین ۲۶ تا۳۶ مایل در ثانیه محاسبه کند.

در ۱۸۹۰ رصدخانه‌ لیک در کالیفرنیا شروع به پیدا کردن و روی نقشه کشیدن سرعت شعاعی بسیاری از ستاره‌ها و نیز سحابیهای گازدار و سیاره‌ای کرد. ستاره‌شناسان در رصدخانه‌ لیک سرعت شعاعی و سرعت جابجاییِ ٤۰۰ ستاره را اندازه‌گیری کردند. در۱۹۱۰ وستو اسلیفر سرعت جابجایی سحابی اندرومدا را۳۰۰ کیلومتر در ثانیه اندازه‌گیری کرد، یعنی ۳۰برابر بیشتر از آنچه قبلا دیده‌ شده ‌بود. ٤ سال بعد ، اسلیفر سرعت شعاعی ۱٤سحاب مارپیچی که اکثریت آنها متمایل به انتهای قرمز طیف بودند را تأیید کرد. مشاهدات اسلیفر نشان داد که اکثریت این مارپیچها -که وی اندازه‌گیری کرد- در حال دورشدن از ما هستند.
تصویر




کشفیات هابل

حوالی۱۹۱۳ چند منجم و از بین آنها ادوین هابل ، از یک ستاره‌ متغیر به نام cepheid (یک ستاره که شدت آن در نوسان است) برای اندازه‌گیری نسبت درخشش و دوره‌ی آنها استفاده کردند. این می‌توانست به درستی فاصله تا هر cepheid مجاور را مشخص کند. هابل اولین منجمی بود که یک کهکشان مستقل را خارج از محدوده‌ راه شیری کشف کرد. او فاصله‌ی کهکشان اندرومدا را ۹۰۰۰۰۰ سال نوری محاسبه کرد، یعنی بزرگتر از اندازه‌ کهکشان ما. با استفاده از سرعتهای شعاعی که اسلیپر تعیین کرده ‌بود در کنار محاسبات خودش ، هابل به ارتباط بین فاصله‌ کهکشانها و سرعت شعاعی‌شان پی برد. اثبات آن قطعی بود: هر قدر که یک کهکشان از زمین دورتر باشد، سرعت جابجایی آن بیشتر می‌باشد. هابل یک مدرک انکار ناپذیر داشت مبنی بر اینکه جهان در حال گسترش بود. در ۱۹۳۶هابل اطلاعاتی در مورد کهکشانهایی که بیش از ۱۰۰میلیون سال نوری فاصله داشتند بدست آورد. تغییر به سمت قرمز در این فاصله آنقدر زیاد بود که خطوط طیفی دچار تغییر رنگ شدند.



img/daneshnameh_up/e/e4/bigbang1.gif

نظریه نسبیت انیشتین و مدلهای کیهانی

همزمان با منجمان که در حال جمع‌آوری اطلاعات بر اساس مشاهداتشان بودند، نظریه‌پردازان هم مشغول ساخت مدلهایی بودند تا بتوانند نظام هستی را توضیح دهند. با توجه به نظریه‌ نسبیت انیشتین که به تازگی بیان شده‌ بود، انیشتین از اولین کسانی است که در جهت توضیح جهان فیزیکی تلاش کردند. او اعتقاد داشت که بخش ماده در جهان ایستا ، یکنواخت و همگرا می‌باشد. ولی محاسبات شخصی خود او ، درست عکس این را ثابت کرد؛ یعنی یک جهان در حال نوسان که قابلیت توسعه یا اختیار را دارد. او مطمئن بود که جهان پایدار است. انیشتین مجبور شد معادله‌ اولیه‌ خود را تصحیح کند. او اصطلاح «ثابت فلسفه‌ انتظام گیتی» را بکار برد که یک جهان کروی چهار بعدی بسته را ایجاد می‌کرد.

حوالی همین زمان یک منجم هلندی به نام ویلم دسیتر ، از نظریه‌ نسبیت انیشتین برای نظریه‌ خود در مورد جهان استفاده کرد. مدل او از این جهت بی‌همتا بود که وجود ماده در جهان را مد نظر قرار نداد. ولی او فراتر از مدل انیشتین رفت و «تغییر به سمت قرمز» را پیش‌بینی کرد. گر چه او احساس می‌کرد که این فقط یک تصور است و در آن زمان آن را به هیچ بازتابی از از اجرام آسمانی مربوط نکرد. آکادمیِ سال ۱۹۳۰هیچ یک از دو مدل را برای جهان بطور کامل نپذیرفت. سپس دبیر جامعه‌ منجمان سلطنتی در انگلستان متوجه شد که سه سال پیش از آن ، یکی از شاگردانش یک تئوری در مورد جهان مستقل از دو نیروی اصلی -در تئوری فلسفه‌ی انتظام گیتی- نوشته است. جرج لمایتر نظامی را خلق کرد که در آن جهان برای همیشه در حال گسترش بود. وقتی‌که این تئوری با چاپ در آگهی یک ژورنال ماهانه دوباره مطرح شد، تئوری مشابه دیگری که ده سال پیش بیان شده ‌بود بر سر کار آمد. الکساندر فردمن ، یک ریاضیدان روسی ، ثابت نظام انیشتین را که یک جهان ایستا را ایجاد می‌کرد، تحلیل کرد.

او بیان کرد که در صورت صفر بودن ثابت نظام ، سه امکان برای جهان وجود دارد. اگر ماده در جهان از چگالی بحرانی بزرگتر باشد، جهان در نهایت به روی خود برمی‌گردد. اگر جهان صحیح باشد، برای همیشه گسترش خواهد یافت. اگر با یک ثابت صفر در چگالی بحرانی ، جهان صاف بود، باز هم تا بی‌نهایت گسترش می‌یافت. راه حلهای لمایتر و فردمن توسط انیشتین تحلیل شده و رد شدند، تا زمانی که هابل در ۱۹۳۲ ثابت کرد که کهکشانها در حقیقت در حال پس رفتن هستند. و انیشتین ناچار شد که از مدل جهان ایستا دست بردارد. اثبات شهودی در حال گسترش بودن جهان ، در کنار مدلهای فردمن و لمایتر که یک جهان در حال گسترش را پیش‌بینی می‌کردند، نظریه‌پردازان و منجمان را باهم متفق‌النظر کرد. تنها سؤال باقیمانده این بود که اگر جهان در حال گسترش است منشأ آن از کجاست؟ لمایتر از قانون دوم ترمودینامیک به عنوان این منشأ استفاده کرد. با این فرض که گسترش جهان یک بی‌نظمی در یک سیستم می‌باشد، با توجه به منفرد بودن نوترونها ، با افزایش واضح انتروپی جهان ، هسته‌ اولیه منفجر خواهد شد. در May 1931 ، لمایتر این تئوری در مورد جهان را در ژورنال طبیعت به چاپ رساند و با انتقاد زیادی روبرو شد.

جرج کامگو با استفاده از کشفیات جدید در نظریه کوانتوم ، بیانات لمایتر را تفسیر کرد. لمایتر مدل خود را بر اساس این تئوری تنظیم کرد که یک هسته بزرگ منفجر شده و به قطعات تشکیل دهنده‌اش شکسته ‌شد. گامو اعتقاد داشت که یک هسته که علاوه بر نوترونها ، حاوی الکترونها و پروتونها هم می‌باشد، نقطه‌ شروع بوده است. به علت وجود مقدار زیادی انرژی تابشی در جهان نخستین دمای جهان می‌بایست تا حد یک بیلیون درجه کلوین بوده باشد. گامو فکر می‌کرد که وقتیکه عمر جهان ۵ دقیقه بوده ، ذراتی که در جهان موجود بوده‌اند نمی‌توانستند به‌هم بپیوندند ولی زمانی که گسترش شروع شد، دما پایین آمد و ترکیب هسته‌ای میسر شد. از آنجا که نوترونها و پروتونها توانستند به هم بپیوندند، اتمها تشکیل شدند. بعد از آن گامو فرض کرد که تمام عناصر در جهان در این زمان شکل گرفتند. ولی یک سال بعد ثابت شد که محاسبات گامو با یک بررسی دقیق جور در نمی‌آید، زیرا نشان داده شد که جرمهای اتمی ۵ و ۸نمی‌توانسته‌اند از این هسته اولیه شکل بگیرند.

برای اینکه چگالی متوسط ثابت باشد، هویل بیان کرد که ماده باید در فضاهای جدیدی که در حال گسترش است ساخته می‌شد. جهت گسترش تنها لازم بود که سالانه یک اتم هیدروژن در هر ۱۰۰متر مکعب تولید شود. این تولید خود به خود ماده می‌تواند منجر شود به تشکیل کهکشانهای جدید در بین قدیمی‌ها و جهان هم شرایط پایدار خود را حفظ می‌کند و منجمان قادر خواهند بود که این کهکشان‌های جدید را در میان قدیمی‌ها پیدا کنند. این یک مورد از تناقض‌های زیادی است که در تئوری شرایط پایدار یافت می‌شود. در۱۹۵۰نظریه‌پردازان شرایط پایدار، با کشف کهکشان‌های تابشی، بسیار مورد مخالفت قرار گرفتند زیرا این نشان می‌داد که هم‌خوان با نظریه انفجار بزرگ ، کهکشانها توسعه یافته‌اند و بیلیونها سال قبل بسیار فعال بوده‌اند.



تصویر

شواهد تجربی نظریه پردازان انفجار بزرگ

در نهایت شواهد تجربی که نظریه پردازان انفجار بزرگ انتظار داشتند، در ۱۹۶۵ توسط بل پنزیاس و رابرت ویلسون مشاهده گردید. رابرت دیک از دانشگاه پرینستون اولین فردی بود که به جستجوی فسیلهای باقیمانده از انفجار بزرگ پرداخت. دیک پیشنهاد کرد که انفجار بزرگ از یک دنیای گذشته سرچشمه گرفته و یک دمای یک ‌بیلیون درجه‌ای برای ساخته‌شدن دنیای جدید ما مورد لزوم بوده‌است. این انرژی به نوبه‌ خود مقدار بسیار اندکی تابش تولید نمود که امروزه قابل اندازه‌گیری است. بر اساس قانون پلانک که تمام اجسام انرژی ساطع می‌کنند که قابل نمایش روی یک نمودار الکترومغناطیس می‌باشد. بسته به طول موجشان می‌توانند هر جایی بین x-ray و امواج رادیویی قرار بگیرند. تولید انرژی توسط یک جسم ، وابسته است به: عناصر تشکیل دهنده‌ آن، سطح ظاهری آن و دمای سطحی جسم. جسمی که بیشترین میزان انرژی را ساطع می‌کند جسم سیاه نامیده می‌شود.

با توجه به منحنی جسم سیاه، دیک بیان کرد که تابشِ زمینه‌ای در انفجار بزرگ باید سه درجه زیر صفر مطلق بوده‌باشد. جیم پیلس، همکار دیک، اظهار داشت که وقتی بقایای سنگ آسمانی تا ۳۰۰۰ درجه‌ کلوین سرد شد، هسته توانست تشکیل شود و هلیوم از هیدروژن شکل گرفت. این واقعه، جهانی را ساخت که تقریبا ۷۵درصد آن هیدروژن و ۲۵درصد آن را هلیوم تشکیل می‌داد- درست شبیه به میزان هلیوم خورشید-. پبلس بیان کرد که از آنجا که این دو عنصر اصلی در۳۰۰۰ درجه‌ی کلوین ساخته شدند و سپس بعد از آن جهان هزار برابر شد، تابش ناشی از انفجار بزرگ باید دمایی حدود ده درجه‌ کلوین داشته ‌باشد.

در تجدید نظرهای بعدی این میزان ، سه درجه‌ کلوین تخمین زده‌ شد. دیک و پبلس مطمئن بودند که تجهیزات آنها در کشف این تابشِ زمینه‌ای ، اولین می‌باشد. همزمان پنزیاس و ویلسون به سختی در تلاش برای اندازه‌گیری تابش کهکشان راه شیری بودند. ولی در برخورد با یک پارازیت که با سیگنالهای آنها تداخل داشت، محدود شدند. این پارازیت از تابش کیهانی منشأ گرفته ، دمای آن سه درجه کلوین بود و به نظر می‌رسید که از همه‌ جهات منشأ می‌گیرد و هرگز نوسان نمی‌کند. تحقیق اولیه آنها با این پارازیت غیر قابل توجیه ، مختل شد. و از به چاپ رساندن مقاله درباره‌ی آن دست کشیدند. چند ماه بعد پنزیاس دریافت که تحقیقات گروه پبلس درباره‌ی این تابش باستانی، ناموفق بوده‌است. طی ارزیابیهای قبلی آنها دریافتند که پنزیاس و ویلسون بطور اتفاقی به تنها کشف مهمی که انفجار بزرگ را تأیید می‌کند، دست یافتند.

نظریه ‌پردازان انفجار بزرگ چندین پیشگویی را ارائه دادند که این تئوری را تأیید می‌کردند. اولین آنها مشاهدات هابل درمورد نسبت فاصله و تغییر به سمت قرمز می‌باشد. این ارتباط به ما کمک می‌کند تا سن جهان را با کمک سه جسم آسمانی جداگانه محاسبه کنیم (که البته از هر سه به یک نتیجه می‌رسیم). هابل از چیزی که شمع استاندارد نام‌داشت جهت ساخت یک نردبان کیهانی استفاده کرد. او با داشتن فاصله‌ اجرام آسمانی می‌توانست سن جهان را تعیین کند. این شمعهای آسمانی عبارت بودند از: Cepheid متغیر در کهکشانهای همسایه ، ستارگان درخشان در کهکشانهای دوردست و درخشش خود کهکشان.

سن جهان

در مورد سن جهان دو اصطلاح مهم مطرح هستند. ثابت هابل نشان می‌دهد که سرعت جابجایی کهکشانها بر اساس فاصله‌ آنها از زمین چقدر افزایش می‌یابد. در مورد این ثابت که از 50km/s per Mpc تا 100می‌تواند باشد؛ از قدیم مناظره‌ی زیادی وجود داشته‌است. که این علتِ اختلاف پنج ‌بیلیون ساله بین نظرات مختلف ، در مورد سن جهان را توضیح می‌دهد. ثابت مهم دیگر ، ثابت q می‌باشد که کاهش سرعت توسعه‌ جهان را نشان می‌دهد و بر مبنای چگالی بحرانی جهان ثابت می‌شود که جهان یا طبق مدلهای ثابت ، تا ابد در حال گسترش است؛ و یا یک جهان بسته‌ در حال نوسان می‌باشد (جهان در نهایت دوباره به هم پیوسته و تمام مراحل را دوباره طی می‌کند). آلن ساندج ، جانشین هابل ، وقتی‌که یک تعداد کهکشان تابشی با چندین میلیون سال نوری فاصله را طرح کرد، یک جهان بسته را پیشگویی کرد. چند سال بعد این نظریه‌ی جهان بسته مورد دعاوی قرار گرفت و درنهایت از نظرها افتاد.

تا امروز ثابت هابل و ثابت q همچنان دو مشکل عمده‌ی بی‌جواب در جهان‌شناسی مدرن محسوب می‌شوند. مشاهدات ، پیشگویی‌های نظریه ‌پردازان دال بر خلق عناصر در فقط چند لحظه بعد از انفجار بزرگ را، تأیید می‌کنند. بر اساس رابطه‌ میزان هلیوم در جهان و تعداد دسته‌های ذرات، محققان به این نتیجه رسیدند که به ازای هر دسته‌ ذرات یک نوترینو وجود دارد. به علت چگالی انرژی کنونی جهان ، مقدار مناسبی هلیوم تولید خواهدشد و این منجر به خلق انواع مختلفی از نوترینوها می‌گردد. تطابق مقدار محاسبه شده‌ی نوترینوها با مقدار حقیقی آنها شاهد دیگری دال بر درستی فلسفهی انفجار بزرگ می‌باشد.

بعد از کشف تابش زمینه‌ای کیهانی ، در ۱۹۶۵دانشمندان تمایل پیدا کردند تا از طریق یک ماهواره ساخت دست بشر که دور کره‌ زمین می‌چرخد، دامنه‌ تحقیقات خود را فراتر از فضا گسترش دهند. از این زمان مطالعه در مورد این پدیده آغاز شد و در ۱۹۸۹جستجوگر زمینه‌ای کیهانی برای شروع کار آماده‌ شد که از نتیجه‌ سه تجربه‌ی جداگانه ساخته‌ شده ‌بود. اولین وسیله غامد نام داشت که این اسم برگرفته از طیف نمای مطلق اشعه‌ مادون قرمز دور دست می‌باشد. تولید این وسیله جهت تأیید مطالعات قبلی بود که تابش زمینه‌ای را در واقع یک طیف جسم سیاه می‌دانستند.

آیا تابش زمینه‌ای در همه‌ جهات دمای یکسانی دارد؟

سؤال دیگری که این جستجوگر درصدد پاسخ به آن بود این است که آیا تابش زمینه‌ای در همه‌ جهات دمای یکسانی دارد؟ تئوری انفجار بزرگ بیان می‌کند که جهت ایجاد توده‌ متراکم و تشکیل کهکشانها ، یک ‌سری ناهمگونی‌ها باید از انفجار بزرگ باقی ‌مانده باشد که قابل کشف خواهد بود. شعاع‌ سنج ریزموجها جهت کشف نوسانات انیزتروپی در مقیاس سی‌میلیونیمِ یک درجه طرح‌ ریزی شد. تئوری تورم ، این نوسانات و نیز جریانات کوانتومی مراحل اولیه انفجار بزرگ را-که باعث شدند توده‌ی مواد متراکم شده و کهکشانها را تشکیل دهند (وقتی که به اندازهی یک نوترون بود) پیش‌بینی کرد.

تجربه‌ سوم تزما بود. تجربه‌ زمینه‌ای مادون قرمزِ افتراقی ، جهت بررسی دورترین زوایای جهان ، تا ۱۵ بیلیون سال نوری دورتر از زمین و نیز جمع‌آوری اطلاعاتی در مورد اشعه‌ مادون قرمز این کهکشانهای اولیه ، طرح‌ ریزی شد. اطلاعات تزما تا به امروز بدون هیچ نتیجه‌ای جمع‌آوری شده ‌است. جان ماتر از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی مسؤول تجربه‌ی غامد می‌باشد. زمان زیادی از قراردادن جستجوگر در مدار نگذشته‌بود که اطلاعاتی را که مشتاقانه منتظرش بودند و آن‌را پیش‌بینی می‌کردند، بدست آوردند. تابش زمینه‌ای با یک درصد منحنی جسم سیاه منطبق شد. ۶۵ فرکانس متفاوت که توسط جستجوگر بدست آمد با تئوری طیف جسم سیاه کاملا مطابق بود. مشاهدات آنچه را که تئوری انفجار بزرگ مدتها پیش ، پیش‌بینی کرده ‌بود، تصدیق‌کردند. معلوم شد که این ‌یافته بخش ساده‌ای بوده ‌است. جرج اسموت و همکارانش از کال ‌برکلی ، سه سال دشوار را سپری کردند تا توانستند بیلیونها قطعه اطلاعات را که از شعاع ‌سنج ریزموج بدست آورده‌ بودند، کنار هم بگذارند. وی در بیست ‌و سوم آوریل ۱۹۹۲در کنفرانس سالانه‌ جامعه‌ فیزیکدانان آمریکایی در واشنگتن .دی .سی آن را به بهترین نحو بیان کرد: انگلستان به اندازه کافی از نواب
انفجار بزرگ
15بیلیون سال پیش:
تمامی جهان ما محدود به یک هسته بود. به عنوان یک شگفتی، باید دانست که این حظه‌ی قبل از خلقت است، وقتی که زمان و فضا وجود نداشت. با توجه به فلسفه‌ی انتظام گیتی که جهان ما را توصیف می‌کند، یک انفجار غیر قابل توصیف، با ترلیون درجه حرارات، بسیار شدید، نه‌تنها باعث تشکیل ذرات درون مولکولی بنیادی و در نتیجه ماده و انرژی شد؛ بلکه فضا و زمان را هم بوجود آورد. نظریه‌پردازان این فلسفه با توجه به مشاهدات هم‌کاران منجم خود، توانستند توالی زمانی حوادث را که انفجار بزرگ نام‌گذاری شد، معین کنند.
نظریه‌ی کوانتوم بیان می‌دارد که ۱۰ تا ٤۳ ثانیه بعد از انفجار، ٤ نیروی طبیعت: قوی هسته‌ای، ضعیف هسته‌ای، الکترومغناطیس و گرانش، به‌هم‌پیوسته و یک نیروی برتر را تشکیل دادند. ذرات ابتدایی به نام کویارک، به صورت سه‌تایی به‌هم متصل شدند و فوتون، پوزیترون و نوترینو را در کنار ضد ذره‌ی آن‌ها تشکیل دادند. در این مرحله پروتون و نوترون در مقادیر جزئی وجود داشتند، یعنی تقریبا یکی به ازای یک بیلیون فوتون، نوترینو یا الکترون. به نظر می‌رسد چگالی جهان در اولین لحظه‌ی پیدایش حیات، بوده که اکثریت آن به‌صورت تابش بوده‌است. به ازای هر یک بیلیون جفت از این ذرات سنگین(هادرون) که خلق شده‌بودند، یکی به علت برخورد ذره نابود شده و بقیه ذرات بخش عمده‌ی جهان کنونی ما را تشکیل دادند.
در طی این پیدایش و نابودی ذرات، جهان با سرعتی بسیار بیشتر از سرعت نور در حال گسترش بود. جهان در کمتر از یک هزارم ثانیه حداقل صد برابر شد، یعنی از اندازه‌ی یک هسته به پهنای۱۰۳۵متر رسید؛ که به این عصر تورم گویند. این تورم متقارن جهان که تقریبا به طور کامل هموار بود در عرض۱۰تا۳۵ثانیه پایان یافت. نظریه‌پردازان می‌گویند که اگر این تغییر اندک در پخش چگالی مواد حاصل نمی‌شد، کهکشان‌ها نمی‌توانستند شکل بگیرند.
در این لحظه، جهان یک پلاسمای یونیزه بود که در آن ماده و تابش جدانشدنی بودند. بعلاوه، ذره و ضد ذره به یک میزان موجود بودند. نسبت نوترون‌ها و پروتون‌ها گرچه اندک، ولی مساوی بود. وقتی که سن جهان به یک صدم ثانیه رسید، نوترون‌های قدیمی به میزان زیادی شروع به ازبین رفتن کردند، این باعث شد که الکترون‌ها و پروتون‌های آزاد بتوانند با بقیه‌ی ذرات ترکیب شوند. در حقیقت، نوترون‌های باقیمانده به پروتون‌ها پیوسته و هیدروژن سنگین(دوتریم) را تشکیل دادند. این هسته‌ها با هم جفت‌شده و هسته‌ی هلیوم را بوجود آوردند. تشکیل ماده از انرژی با تبدیل فوتون‌ها به باریون‌ها و ضد باریون‌ها میسر شد که در نهایت نابودشدنشان آن‌ها را به انرژی خالص تبدیل کرد. در نتیجه‌ی این برخوردها و نابودی‌ها، ماده دیگر نمی‌توانست بیش از چند نانوثانیه قبل از اینکه بمباران الکترونی این فوتون‌ها را پراکنده‌کند، دوام بیاورد. مثل آبی که درون اسفنج به دام می‌افتد؛ تابش آنچنان چگال است ( ) که هیچ نوری قابل دیدن نیست. در این زمان دما تا۱۰۱۳درجه‌ی کلوین پایین آمد و قوی هسته‌ای، ضعیف هسته‌ای و الکترومغناطیس توانستند نیروی خود را اعمال کنند، به این، عصر آخرین پراکندگی می‌گویند.
وقتی‌که ابر گازی یک ثانیه بعد از انفجار اولیه گسترش یافت و دمای جهان ما ده‌بیلیون درجه کاهش یافت، فوتون‌ها دیگر انرژی لازم برای تولید ماده یا تبدیل انرژی به ماده را نداشتند.بعد از سه دقیقه و حرارت یک‌بیلیون درجه، سرعت پروتون‌ها و نوترون‌ها تا حدی کاهش یافت که ساخت هسته بتواند انجام گیرد. دو پروتون و دو نوترون به‌هم‌پیوسته و هسته‌ی هلیم را تشکیل دادند. به ازای هر هسته‌ی هلیم که تشکیل شد، حدود ده پروتون باقی ماند و در نتیجه ۲۵درصداز جهان از هلیوم تشکیل شد. مرحله‌ی مهم بعدی توسعه در عرض ۳۰دقیقه بعد اتفاق افتاد؛ که در طی آن بر اثر نابودی جفت‌های الکترون- پوزیترون، تولید فوتون‌ها افزایش یافت. این حقیقت که در شروع جهان، الکترون‌ها کمی از پوزیترون‌ها بیشتر بوده‌اند؛ اطمینان می‌دهد که جهان ما می‌توانست راهی را که دارد بوجود آورد.
جهان در طی ۳۰۰۰۰۰سال بعد رو به توسعه گذاشت و تا ۱۰۰۰۰درجه‌ی کلوین سرد شد. این شرایط به هسته‌ی هلیم اجازه داد که الکترون‌های آزادِ شناور را جذب کرده و اتم‌های هلیم را تشکیل دهد. در این ضمن اتم‌های هیدروژن در حال اتصال به یکدیگر و تشکیل لیتیوم بودند. در این‌جا بود که چگالی جهان تا جایی رسید که نور قابل مشاهده گردید. تا این لحظه به دام افتادن فوتون‌ها در ماده ادامه داشت. در نهایت، این توسعه اجازه داد تا همچنانکه چگالی تابش کم و کمتر می‌شود، نور و ماده بتوانند هر کدام مسیر جداگانه‌ی خود را طی کنند. درنتیجه، ماده و تابش دیگر به‌هم متصل نبوده و قدیمی‌ترین فسیل‌های در جهان شکل گرفتند.
در۱۸۱٤علم طیف‌شناسی توسط ویلیام ولاستون پایه‌گذاری شد، او یک فیزیکدان انگلیسی بود که به وجود تعدادی خط تیره که طیف پیوسته‌ی خورشید را از هم جدا می‌کردند، پی برد. این خط‌ها مورد توجه ژوزف فرانهوفر قرار گرفتند. وی یک عینک‌ساز و فیزیکدان آلمانی بود که با دقت محل این خطوط را مشخص کرد و سپس در۱۸۵۰دو فیزیکدان آلمانی، گوستاو کیرخوف و رابرت بانسن، طیف‌بینی را پالایش کردند. آن‌ها سپس توانستند با حرارات دادن به عنصرهای مختلف، نور سفید تولید کنند و با استفاده از طیف‌بینی، عنصر مربوط به خطوط قابل مشاهده در طیف الکترومغناطیس را پیدا کردند.
در۱۸۶۳سر ویلیام هاگینز، یک منجم غیر حرفه‌ای، یک ستاره‌ی نزدیک را از طریق عدسی نورشکن ۸اینچی خود، با یک طیف‌نما مشاهده کرد. او به آنچه در ابتدا فرض کرده‌بود دست یافت: همان خطوط طیفی که در خورشید خودمان مشاهده شده‌بود. در این ضمن، کیرخوف و بانسن موفق شدند که خطوط طیفی خیلی از عناصر شامل هیدروژن، سدیم و منیزیم را دسته‌بندی کنند. هاگینز همین خطوط طیفی را در ستاره‌های دور مشاهده کرد و بدرستی پیشنهاد کرد برخی از عناصری که کیرخوف و بانسن فهرست بندی کرده‌بودند، از این اجرام آسمانی منشأ گرفته‌اند.
کیریستین داپلر از استرالیا، بیست سال قبل از آن دریافت که فرکانس یک موج صدا به مکان نسبی منبع صوت وابسته است. وقتی که یک صدا از یک مشاهده‌گر دور می‌شود، دانگ صدا کمتر می‌شود. همچنان اگر منبع در حال حرکت نباشد ولی مشاهده‌گر حرکت کند، یک تغییر متناسب در فرکانس موج صدا بوجود خواهد آمد. داپلرتبدیلی مشابه را برای امواج نور قائل بود. تا زمانیکه آرماند فیزو، یک فیزیکدان فرانسوی، در۱۸٤۸ثابت کرد که وقتی یک جسم آسمانی از یک مشاهده‌گر دور می‌شود، خطوط طیف مرئی به سمت انتهای قرمز سیر خواهند کرد. این «تغییر به سمت قرمز» نشان داد که ستاره‌ی آلفا در حال دور شدن از ما می‌باشد. چندسال بعد او توانست که سرعت شعاعی ستاره‌ی آلفا را بین ۲۶تا۳۶مایل در ثانیه محاسبه کند.
در۱۸۹۰رصدخانه‌ی لیک در کالیفرنیا شروع به پیدا کردن و روی نقشه کشیدن سرعت شعاعی بسیاری از ستاره‌ها و نیز سحاب‌های گازدار و سیاره‌ای کرد. ستاره‌شناسان در رصدخانه‌ی لیک سرعت شعاعی و سرعت جابه‌جاییِ ٤۰۰ستاره را اندازه‌گیری کردند. در۱۹۱۰ وستو اسلیفر سرعت جابه‌جایی سحاب اندرومدا را۳۰۰ کیلومتر در ثانیه اندازه‌گیری کرد، یعنی ۳۰برابر بیشتر از آنچه قبلا دیده‌شده‌بود. ٤سال بعد، اسلیفر سرعت شعاعی ۱٤سحاب مارپیچی که اکثریت آن‌ها متمایل به انتهای قرمز طیف بودند را، تأیید کرد. مشاهدات اسلیفر نشان داد که اکثریت این مارپیچ‌ها -که وی اندازه‌گیری کرد- در حال دورشدن از ما هستند.
حوالی۱۹۱۳، چند منجم و از بین آن‌ها ادوین هابل، از یک ستاره‌ی متغیر به نام cepheid (یک ستاره که شدت آن در نوسان است) برای اندازه‌گیری نسبت درخشش و دوره‌ی آن‌ها استفاده کردند. این می‌توانست به درستی فاصله تا هر cepheid مجاور را مشخص کند. هابل اولین منجمی بود که یک کهکشان مستقل را خارج از محدوده‌ی راه شیری کشف کرد. او فاصله‌ی کهکشان اندرومدا را ۹۰۰۰۰۰سال نوری محاسبه کرد، یعنی بزرگتر از اندازه‌ی کهکشان ما. با استفاده از سرعت‌های شعاعی که اسلیپر تعیین کرده‌بود در کنار محاسبات خودش، هابل به ارتباط بین فاصله‌ی کهکشان‌ها و سرعت شعاعی‌شان پی برد. اثبات آن قطعی بود: هر قدر که یک کهکشان از زمین دورتر باشد، سرعت جابه‌جایی آن بیشتر می‌باشد. هابل یک مدرک انکار ناپذیر داشت مبنی بر اینکه جهان در حال گسترش بود. در ۱۹۳۶هابل اطلاعاتی در مورد کهکشان‌هایی که بیش از ۱۰۰میلیون سال نوری فاصله داشتند به دست آورد. تغییر به سمت قرمز در این فاصله آنقدر زیاد بود که خطوط طیفی دچار تغییر رنگ شدند.
همزمان با منجمان که در حال جمع‌آوری اطلاعات بر اساس مشاهداتشان بودند، نظریه‌پردازان هم مشغول ساخت مدل‌هایی بودند تا بتوانند نظام هستی را توضیح دهند. با توجه به نظریه‌ی نسبیت انیشتین که به تازگی بیان شده‌بود، انیشتین از اولین کسانی است که در جهت توضیح جهان فیزیکی تلاش کردند. او اعتقاد داشت که بخش ماده در جهان ایستا، یکنواخت و همگرا می‌باشد. ولی محاسبات شخصی خود او، درست عکس این را ثابت کرد؛ یعنی یک جهان در حال نوسان که قابلیت توسعه یا اختیار را دارد. او مطمئن بود که جهان پایدار است. انیشتین مجبور شد معادله‌ی اولیه‌ی خود را تصحیح کند. او اصطلاح «ثابت فلسفه‌ی انتظام گیتی» را به کار برد که یک جهان کروی چهار بعدی بسته را ایجاد می‌کرد.
حوالی همین زمان یک منجم هلندی به نام ویلم دسیتر، از نظریه‌ی نسبیت انیشتین برای نظریه‌ی خود در مورد جهان استفاده کرد. مدل او از این جهت بی‌همتا بود که وجود ماده در جهان را مد نظر قرار نداد. ولی او فراتر از مدل انیشتین رفت و «تغییر به سمت قرمز» را پیش‌بینی کرد. گرچه او احساس می‌کرد که این فقط یک تصور است و در آن زمان آن را به هیچ بازتابی از از اجرام آسمانی مربوط نکرد. آکادمیِ سال ۱۹۳۰هیچیک از دو مدل را برای جهان به طور کامل نپذیرفت. سپس دبیر جامعه‌ی منجمان سلطنتی در انگلستان متوجه شد که سه سال پیش از آن، یکی از شاگردانش یک تئوری در مورد جهان مستقل از دو نیروی اصلی-در تئوری فلسفه‌ی انتظام گیتی- نوشته است. جرج لمایتر نظامی را خلق کرد که در آن جهان برای همیشه در حال گسترش بود. وقتی‌که این تئوری با چاپ در آگهی یک ژورنال ماهانه دوباره مطرح شد، تئوری مشابه دیگری که ده سال پیش بیان شده‌بود بر سر کار آمد. الکساندر فردمن، یک ریاضیدان روسی، ثابت نظام انیشتین را که یک جهان ایستا را ایجاد می‌کرد، تحلیل کرد. او بیان کرد که در صورت صفر بودن ثابت نظام، ۳امکان برای جهان وجود دارد. اگر ماده در جهان از چگالی بحرانی بزرگتر باشد، جهان در نهایت به روی خود برمی‌گردد. اگر جهان صحیح باشد، برای همیشه گسترش خواهد یافت. اگر با یک ثابت صفر در چگالی بحرانی، جهان صاف بود، باز هم تا بی‌نهایت گسترش می‌یافت. راه حل‌های لمایتر و فردمن توسط انیشتین تحلیل شده و رد شدند، تا زمانی که هابل در۱۹۳۲ثابت کرد که کهکشان‌ها در حقیقت در حال پس رفتن هستند. و انیشتین ناچار شد که از مدل جهان ایستا دست بردارد. اثبات شهودی در حال گسترش بودن جهان، در کنار مدل‌های فردمن و لمایتر که یک جهان در حال گسترش را پیش‌بینی می‌کردند، نظریه‌پردازان و منجمان را با هم متفق‌النظر کرد. تنها سؤال باقیمانده این بود که اگر جهان در حال گسترش است منشأ آن از کجاست؟ لمایتر از قانون دوم ترمودینامیک به عنوان این منشأ استفاده کرد. با این فرض که گسترش جهان یک بی‌نظمی در یک سیستم می‌باشد، با توجه به منفرد بودن نوترون‌ها، با افزایش واضح انتروپی جهان، هسته‌ی اولیه منفجر خواهد شد. در May 1931 ، لمایتر این تئوری در موردجهان را در ژورنال طبیعت به چاپ رساند و با انتقاد زیادی روبرو شد.
جرج کامگو با استفاده از کشفیات جدید در نظریه کوانتوم، بیانات لمایتر را تفسیر کرد. لمایتر مدل خود را بر اساس این تئوری تنظیم کرد که یک هسته بزرگ منفجر شده و به قطعات تشکیل دهنده‌اش شکسته‌شد . گامو اعتقاد داشت که یک هسته که علاوه بر نوترون‌ها، حاوی الکترون‌ها و پروتون‌ها هم می‌باشد، نقطه‌ی شروع بوده است. به علت وجود مقدار زیادی انرژی تابشی در جهان نخستین دمای جهان می‌بایست تا حد یک بیلیون درجه کلوین بوده باشد. گامو فکر می‌کرد که وقتیکه عمر جهان۵دقیقه بوده، ذراتی که در جهان موجود بوده‌اند نمی‌توانستند به‌هم بپیوندند ولی زمانیکه گسترش شروع شد، دما پایین آمد و ترکیب هسته‌ای میسر شد. از آنجا که نوترون‌ها و پروتون‌ها توانستند به هم بپیوندند، اتم‌ها تشکیل شدند. بعد از آن گامو فرض کرد که تمام عناصر در جهان در این زمان شکل گرفتند. ولی یک سال بعد، ثابت شد که محاسبات گامو با یک بررسی دقیق جور در نمی‌آید زیرا نشان داده شد که جرم‌های اتمی۵و۸نمی‌توانسته‌اند از این هسته اولیه شکل بگیرند.
با وجودی که ثابت شد که تمام عناصر جهان از یک سنگ آسمانی اولیه منشاء نگرفته‌اند، این تئوری ارزشمند بود تا زمانیکه یک نظریه مخالف به نام تئوری شرایط پایدار مطرح شد. فرد هویل (کسیکه اصطلاح انفجار بزرگ را طرح کرد) و همکارانش، مدلی را مطرح کردند که اگرچه خیلی از جهت علمی قابل قبول نبود ولی از دیدگاه مذهبی بسیار مورد تأیید قرار گرفت. هویل پیشنهاد کرد که جهان که عمری بس طولانی دارد در یک شرایط ثابت قرار داشته و در عین حال در حال گسترش است. ولی کهکشان‌ها در حال دور‌شدن از هم نبوده و فضای بین کهکشان‌ها به میزان ثابت می‌باشد. برای اینکه چگالی متوسط ثابت باشد، هویل بیان کرد که ماده باید در فضاهای جدیدی که در حال گسترش است ساخته می‌شد. جهت گسترش تنها لازم بود که سالانه یک اتم هیدروژن در هر ۱۰۰متر مکعب تولید شود. این تولید خود به خود ماده می‌تواند منجر شود به تشکیل کهکشان‌های جدید در بین قدیمی‌ها و جهان هم شرایط پایدار خود را حفظ می‌کند و منجمان قادر خواهند بود که این کهکشان‌های جدید را در میان قدیمی‌ها پیدا کنند. این یک مورد از تناقض‌های زیادی است که در تئوری شرایط پایدار یافت می‌شود. در۱۹۵۰نظریه‌پردازان شرایط پایدار، با کشف کهکشان‌های تابشی، بسیار مورد مخالفت قرار گرفتند زیرا این نشان می‌داد که هم‌خوان با نظریه انفجار بزرگ، کهکشان‌ها توسعه یافته‌اند و بیلیون‌ها سال قبل بسیار فعال بوده‌اند.
در نهایت شواهد تجربی که نظریه پردازان انفجار بزرگ انتظار داشتند، در۱۹۶۵توسط بل پنزیاس و رابرت ویلسون مشاهده گردید. رابرت دیک از دانشگاه پرینستون اولین فردی بود که به جستجوی فسیلهای باقیمانده از انفجار بزرگ پرداخت. دیک پیشنهاد کرد که انفجار بزرگ از یک دنیای گذشته سرچشمه گرفته و یک دمای یک‌بیلیون درجه‌ای برای ساخته‌شدن دنیای جدید ما مورد لزوم بوده‌است. این انرژی به نوبه‌ی خود مقدار بسیار اندکی تابش تولید نمود که امروزه قابل اندازه‌گیری است. بر اساس قانون پلانک که تمام اجسام انرژی ساطع می‌کنند که قابل نمایش روی یک نمودار الکترومغناطیس می‌باشد. بسته به طول موجشان می‌توانند هرجایی بین x-ray و امواج رادیویی قرار بگیرند. تولید انرژی توسط یک جسم، وابسته است به: عناصر تشکیل دهنده‌ی آن، سطح ظاهری آن و دمای سطحی جسم. جسمی که بیشترین میزان انرژی را ساطع می‌کند جسم سیاه نامیده می‌شود. با توجه به منحنی جسم سیاه، دیک بیان کرد که تابشِ زمینه‌ای در انفجار بزرگ باید سه درجه زیر صفر مطلق بوده‌باشد. جیم پیلس، همکار دیک، اظهار داشت که وقتی بقایای سنگ آسمانی تا ۳۰۰۰ درجه‌ی کلوین سرد شد، هسته توانست تشکیل شود و هلیوم از هیدروژن شکل گرفت. این واقعه، جهانی را ساخت که تقریبا ۷۵درصد آن هیدروژن و ۲۵درصد آن را هلیوم تشکیل می‌داد- درست شبیه به میزان هلیوم خورشید-. پبلس بیان کرد که از آنجا که این دو عنصر اصلی در۳۰۰۰ درجه‌ی کلوین ساخته شدند و سپس بعد از آن جهان هزار برابر شد، تابش ناشی از انفجار بزرگ باید دمایی حدود ده درجه‌ی کلوین داشته‌باشد. درتجدیدنظرهای بعدی این میزان، سه درجه‌ی کلوین تخمین زده‌شد. دیک و پبلس مطمئن بودند که تجهیزات آن‌ها در کشف این تابشِ زمینه‌ای، اولین می‌باشد. همزمان پنزیاس و ویلسون به سختی در تلاش برای اندازه‌گیری تابش کهکشان راه شیری بودند. ولی دربرخورد با یک پارازیت که با سیگنال‌های آن‌ها تداخل داشت، محدود شدند. این پارازیت از تابش کیهانی منشأ گرفته، دمای آن سه درجه کلوین بود و به نظر می‌رسید که از همه‌ی جهات منشأ می‌گیرد و هرگز نوسان نمی‌کند. تحقیق اولیه‌ی آن‌ها با این پارازیت غیر قابل توجیه، مختل شد. و از به چاپ رساندن مقاله درباره‌ی آن دست کشیدند. چند ماه بعد پنزیاس دریافت که تحقیقات گروه پبلس درباره‌ی این تابش باستانی، ناموفق بوده‌است. طی ارزیابی‌های قبلی آن‌ها دریافتند که پنزیاس و ویلسون به‌طور اتفاقی به تنها کشف مهمی که انفجار بزرگ را تأیید می‌کند، دست یافتند.
نظریه‌پردازان انفجار بزرگ چندین پیشگویی را ارائه دادند که این تئوری را تأیید می‌کردند. اولین آن‌ها مشاهدات هابل درمورد نسبت فاصله و تغییر به سمت قرمز می‌باشد. این ارتباط به ما کمک می‌کند تا سن جهان را با کمک سه جسم آسمانی جداگانه محاسبه کنیم(که البته از هر سه به یک نتیجه می‌رسیم). هابل از چیزی که شمع استاندارد نام‌داشت جهت ساخت یک نردبان کیهانی استفاده کرد. او با داشتن فاصله‌ی اجرام آسمانی می‌توانست سن جهان را تعیین کند. این شمع‌های آسمانی عبارت بودند از: Cepheid متغیر در کهکشان‌های همسایه، ستارگان درخشان در کهکشان‌های دوردست و درخشش خود کهکشان.
در مورد سن جهان دو اصطلاح مهم مطرح هستند. ثابت هابل نشان می‌دهد که سرعت جابه‌جایی کهکشان‌ها بر اساس فاصله‌ی آن‌ها از زمین چقدر افزایش می‌یابد. در مورد این ثابت که از 50km/s per Mpc تا 100می‌تواند باشد؛ از قدیم مناظره‌ی زیادی وجود داشته‌است. که این علتِ اختلاف پنج‌بیلیون ساله بین نظرات مختلف، در مورد سن جهان را توضیح می‌دهد. ثابت مهم دیگر، ثابت q می‌باشد که کاهش سرعت توسعه‌ی جهان را نشان می‌دهد و بر مبنای چگالی بحرانی جهان ثابت می‌شود که جهان یا طبق مدل‌های ثابت، تا ابد در حال گسترش است؛ و یا یک جهان بسته‌ی در حال نوسان می‌باشد(جهان درنهایت دوباره به هم پیوسته و تمام مراحل را دوباره طی می‌کند). آلن ساندج، جانشین هابل، وقتی‌که یک تعداد کهکشان تابشی با چندین میلیون سال نوری فاصله را طرح کرد، یک جهان بسته را پیشگویی کرد. چند سال بعد این نظریه‌ی جهان بسته مورد دعاوی قرار گرفت و درنهایت از نظرها افتاد. تا امروز ثابت هابل و ثابت q همچنان دو مشکل عمده‌ی بی‌جواب در جهان‌شناسی مدرن محسوب می‌شوند. مشاهدات، پیشگویی‌های نظریه‌پردازان دال بر خلق عناصر در فقط چند لحظه بعد از انفجار بزرگ را، تأیید می‌کنند. بر اساس رابطه‌ی میزان هلیوم در جهان و تعداد دسته‌های ذرات، محققان به این نتیجه رسیدند که به ازای هر دسته‌ی ذرات یک نوترینو وجود دارد. به علت چگالی انرژی کنونی جهان، مقدار مناسبی هلیوم تولید خواهدشد و این منجر به خلق انواع مختلفی از نوترینوها می‌گردد. تطابق مقدار محاسبه شده‌ی نوترینوها با مقدار حقیقی آن‌ها شاهد دیگری دال بر درستی فلسفه‌ی انفجار بزرگ می‌باشد.
بعد از کشف تابش زمینه‌ای کیهانی، در ۱۹۶۵دانشمندان تمایل پیدا کردند تا از طریق یک ماهواره ساخت دست بشر که دور کره‌ی زمین می‌چرخد، دامنه‌ی تحقیقات خود را فراتر از فضا گسترش دهند. از این زمان مطالعه در مورد این پدیده آغاز شد و در ۱۹۸۹جستجوگر زمینه‌ای کیهانی برای شروع کار آماده‌شد که از نتیجه‌ی سه تجربه‌ی جداگانه ساخته‌شده‌بود. اولین وسیله غامد نام داشت که این اسم برگرفته از طیف نمای مطلقِ اشعه‌ی مادون قرمزِ دوردست می‌باشد. تولید این وسیله جهت تأیید مطالعات قبلی بود که تابش زمینه‌ای را در واقع یک طیف جسم سیاه می‌دانستند.
سؤال دیگری که این جستجوگر درصدد پاسخ به آن بود این است که آیا تابش زمینه‌ای در همه‌ی جهات دمای یکسانی دارد؟ تئوری انفجار بزرگ بیان می‌کند که جهت ایجاد توده‌ی متراکم و تشکیل کهکشان‌ها، یک‌سری ناهمگونی‌ها باید از انفجار بزرگ باقی‌مانده باشد که قابل کشف خواهدبود. شعاع‌سنجِ ریزموج‌ها جهت کشف نوسانات انیزتروپی در مقیاس سی‌میلیونیمِ یک درجه طرح‌ریزی شد. تئوری تورم، این نوسانات و نیز جریانات کوانتومی مراحل اولیه انفجار بزرگ را-که باعث شدند توده‌ی مواد متراکم شده و کهکشان‌ها را تشکیل دهند- (وقتیکه به اندازه‌ی یک نوترون بود) پیش‌بینی کرد.
تجربه‌ی سوم تزما بود. تجربه‌ی زمینه‌ایِ مادون قرمزِ افتراقی، جهت بررسی دورترین زوایای جهان، تا۱۵بیلیون سال نوری دورتر از زمین، و نیز جمع‌آوری اطلاعاتی در مورد اشعه‌ی مادون قرمز این کهکشان‌های اولیه، طرح‌ریزی شد. اطلاعات تزما تا به امروز بدون هیچ نتیجه‌ای جمع‌آوری شده‌است. جان ماتر از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی مسؤول تجربه‌ی غامد می‌باشد. زمان زیادی از قراردادن جستجوگر در مدار نگذشته‌بود که اطلاعاتی را که مشتاقانه منتظرش بودند و آن‌را پیش‌بینی می‌کردند، بدست آوردند. تابش زمینه‌ای با یک درصدِ منحنیِ جسم سیاه منطبق شد. ۶۵فرکانس متفاوت که توسط جستجوگر بدست آمد با تئوری طیف جسم سیاه کاملا مطابق بود. مشاهدات آنچه را که تئوری انفجاربزرگ مدت‌ها پیش، پیش‌بینی کرده‌بود، تصدیق‌کردند. معلوم شد که این‌یافته بخش ساده‌ای بوده‌است.
جرج اسموت و همکارانش از کال‌برکلی، سه سال دشوار را سپری کردند تا توانستند بیلیون‌ها قطعه اطلاعات را که از شعاع‌سنجِ ریزموج بدست آورده‌بودند، کنار هم بگذارند. وی در بیست‌وسوم آوریل ۱۹۹۲در کنفرانس سالانه‌ی جامعه‌ی فیزیکدانان آمریکایی در واشنگتن.دی.سی، آن را به بهترین نحو بیان کرد: « انگلستان به اندازه‌ی کافی از نوابغ برخوردار نبوده تا بتواند حق مطلب را ایفا کند، ما فسیل‌های ۱۵بیلیون ساله را مشاهده کردیم که فکر می‌کنیم پیدایش آن‌ها همزمان با تولد ج

تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 پنج شنبه 23 شهریور 1385 [14:55 ]   3   مجید آقاپور      جاری 
 پنج شنبه 23 شهریور 1385 [14:53 ]   2   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 یکشنبه 10 اردیبهشت 1385 [04:43 ]   1   پژوهش      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..