قبل از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاد و زندگی روی زمین چگونه به وجود آمد؟ اینها تنها بخشی از سوالاتی است که دانشمندان در حال حاضر با آنها دست و پنجه نرم می کنند. در این گزارش نگاهی خواهیم داشت به ۱۱ سوال علمی بی پاسخ.
به گزارش بارنا، ستاره شناسان زندگی خود را وقف درک جهان می کنند. حوزه نجوم و اخترفیزیک با سرعتی سریع در حال پیشرفت است و نتایج اخیر مانند اولین تصویر از یک سیاهچاله و مشاهدات بی سابقه کیهان باستانی به دست آمده است.
جهان آنقدر وسیع است که ما فقط بخش کوچکی از آن را کشف کرده ایم. تخمین زده می شود که 100 میلیارد ستاره تنها در کهکشان راه شیری وجود دارد و تعداد ستارگان در جهان مرئی بیشتر از دانه های شن روی زمین است. در اینجا به برخی از بزرگترین اسرار کیهانی نگاه می کنیم که در حال حاضر هیچ پاسخی برای آنها نداریم.
1. بیگانگان کجا هستند
پارادوکس فرمی که توسط فیزیکدان انریکو فرمی پیشنهاد شده است، این سوال را مطرح می کند: همه بیگانگان کجا هستند؟ بشریت هنوز هیچ نشانه ای از فناوری که از یک گونه بیگانه باهوش سرچشمه می گیرد را شناسایی نکرده است، و اگر به تکامل کهکشان راه شیری فکر کنید، عجیب به نظر می رسد.
کهکشان راه شیری تقریبا 13 میلیارد سال سن دارد. با چهار میلیارد سال سن، زمین سیاره ای جوان در کهکشان راه شیری است. تقریباً 400 میلیارد ستاره در کهکشان راه شیری وجود دارد و حدود 20 میلیارد از آنها ستاره هایی شبیه به خورشید خود ما هستند. بر اساس برآوردها، حدود یک پنجم از این ستاره ها میزبان سیاره ای به اندازه زمین هستند که در منطقه قابل سکونت آن ستارگان قرار دارد. بنابراین اگر تنها 0.1 درصد از این سیارات در منطقه قابل سکونت بتوانند حیات را پشتیبانی کنند، یک میلیون سیاره با حیات در کهکشان ما وجود خواهد داشت. از آنجایی که زمین یک سیاره جوان است، بیشتر این سیارات باید دارای تمدن های پیشرفته ای باشند که فناوری مورد نیاز برای کشف کیهان را توسعه داده باشند. پس این همه بیگانه کجا هستند؟
2. قبل از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاد؟
این سوالی است که قرن ها بشریت با آن دست و پنجه نرم می کند. امروزه دانشمندان چندین نظریه دارند، از جمله نظریه ریسمان، که این فرضیه را مطرح می کند که جهان ما یکی از جریان های بی پایانی است که به وجود آمده است.
نیل دگراس تایسون، اخترفیزیکدان مشهور، این سوال را از استیون هاوکینگ پرسید. هاوکینگ توضیح داد که معتقد است قبل از انفجار بزرگ «هیچ چیز» وجود نداشته است.
هاوکینگ اظهار داشت که او معتقد است که جهان هیچ مرزی ندارد و پیوستار فضا-زمان یک سطح بسته بی پایان مانند یک جسم کروی است.
هاوکینگ توضیح داد: میتوان زمان عادی و واقعی را از قطب جنوب آغاز کرد، که نقطهای هموار در فضا-زمان است که در آن قوانین عادی فیزیک برقرار است. هیچ چیزی در جنوب قطب جنوب وجود ندارد، بنابراین قبل از انفجار بزرگ چیزی در اطراف وجود نداشت.
3. انرژی تاریک چیست؟
در دهه 1920، رصدهای ادوین هابل، ستاره شناس، نشان داد که جهان در حال انبساط است. بعدها، دانشمندان انتظار داشتند که متوجه شوند که این روند به دلیل اثرات گرانش در حال کند شدن است. با این حال، در سال 1998، مطالعات نشان داد که گسترش در واقع سرعت گرفته است. نیروی نامرئی ایجاد کننده این شتاب انرژی تاریک نام داشت.
محاسبات بعداً نشان داد که تقریباً 70 درصد جهان از انرژی تاریک تشکیل شده است. و با این حال، ما هنوز نمی دانیم این ماده چیست. انرژی تاریک برای تلسکوپ ها نامرئی است و نور مرئی یا هر شکل دیگری از تابش الکترومغناطیسی را ساطع یا جذب نمی کند. ما فقط به دلیل تأثیر گرانشی آن بر حرکات خوشه های کهکشانی و ستارگان منفرد می دانیم که وجود دارد.
اگرچه مطالعه چیزی که اساساً برای چشم و تلسکوپ ما نامرئی است بسیار دشوار است، اما برخی از دانشمندان معتقدند که از ذرات زیراتمی تشکیل شده است که با ذرات تشکیل دهنده ماده ای که ما می توانیم در دنیای اطراف خود ببینیم متفاوت است.
4. ماده تاریک چیست؟
مانند انرژی تاریک، ما فقط می دانیم که ماده تاریک به دلیل تأثیر گرانشی آن بر ستاره ها و کهکشان ها وجود دارد. و با این حال، تخمین زده می شود که 25٪ از جهان را تشکیل می دهد. این بدان معناست که ماده تاریک و انرژی تاریک با هم حدود 95٪ از همه چیز را تشکیل می دهند.
تا به امروز، هیچ آزمایشی روی زمین هیچ مدرک قطعی از ماده تاریک را شناسایی نکرده است. اما در آینده، رصدخانه های فضایی مانند تلسکوپ اقلیدس و تلسکوپ فضایی رومی نانسی گریس قادر خواهند بود ماده تاریک و انرژی تاریک را مشخص کنند.
اقلیدس نقشه ای سه بعدی از کیهان ترسیم خواهد کرد که شامل یک سوم آسمان شب و تقریباً دو میلیارد کهکشان است. این نقشه تا فاصله حدود 10 میلیارد سال نوری از زمین گسترش خواهد یافت. امید این است که بینش جدیدی در مورد تکامل جهان 13.8 میلیارد ساله و نقش ماده تاریک و انرژی تاریک ارائه دهد.
5. ماه چگونه تشکیل شد؟
ماه مسئول جزر و مد اقیانوس است و ممکن است نقش زیادی در تکامل حیات روی زمین داشته باشد، اما ما نمی دانیم که چگونه به وجود آمده است.
تخمین زده می شود که ماه 100 میلیون سال پس از شروع شکل گیری منظومه شمسی شکل گرفته است و چندین نظریه در مورد منشأ آن وجود دارد، اگرچه هیچ یک اثبات نشده است.
یک نظریه نشان می دهد که ممکن است زمین میلیاردها سال پیش با جسمی به اندازه مریخ به نام Theia برخورد کرده باشد. در یک مطالعه جدید، شبیهسازیهایی که جرم، مدار و ترکیب ماه را در نظر گرفتند، نشان دادند که این برخورد میتواند در عرض چند ساعت ماه را تشکیل دهد.
6. آیا منشا حیات روی زمین بوده است؟
ممکن است حیات روی زمین ایجاد نشده باشد. در سالهای اخیر، مطالعات متعددی نشان دادهاند که سیارکها و شهابسنگها ممکن است سالها پیش مواد مورد نیاز برای شکلگیری حیات را از مکانهای دیگر به زمین آورده باشند.
سال گذشته، دانشمندان دو واحد از پنج واحد اطلاعات DNA و Arane را که قبلاً شناسایی نشده بود، در نمونههای شهابسنگ کشف کردند. اکنون نمونهها نشان میدهند که تمام بخشهای ژنتیکی مورد نیاز برای تشکیل DNA در شهابسنگها وجود دارد، به این معنی که بلوکهای سازنده حیات ممکن است توسط سنگهای فضایی به زمین منتقل شده باشند.
مأموریتهای نمونهبرداری از سیارکها، مانند Hayabusa-1 آژانس فضایی ژاپن، که نمونهای را در سال 2010 جمعآوری کرد، وجود آب و مواد آلی را روی سنگهای فضایی نیز نشان دادهاند.
7. انفجارهای رادیویی سریع چیست؟
انفجارهای رادیویی سریع (FRBs) انفجارهای شدید و درخشان نور هستند که در جهان دور شناسایی می شوند. آنها برای اولین بار در سال 2007 کشف شدند. آنها از همه کهکشان ها درخشان تر هستند و می توانند همان مقدار انرژی که خورشید ما در سه روز تولید می کند تولید کنند.
اگرچه انفجارهای رادیویی سریع فوقالعاده درخشان هستند، اما تشخیص آنها دشوار است زیرا فقط چند میلی ثانیه دوام میآورند. دانشمندان پیشنهاد می کنند که ممکن است روزانه 10000 انفجار رادیویی سریع از آسمان زمین قابل مشاهده باشد، اما بیشتر آنها شناسایی نمی شوند.
ما نمیدانیم منشأ آنها کجاست، اگرچه گزینههای احتمالی شامل مگنتارها، ستارگان نوترونی در حال فروپاشی و برخورد کهکشانها است. در موارد نادر، برخی از این فورانها سیگنالهای مکرری ارسال میکنند که توجه جستجوی هوش فرازمینی (SETI) را نیز به خود جلب کرده است.
8. حباب فرمی چیست؟
حباب های فرمی دو ساختار عظیم کشف شده در مرکز کهکشان راه شیری هستند که تقریباً 20000 سال نوری در بالا و پایین صفحه کهکشانی امتداد دارند.
اولین بار در سال 2010 کشف شد، آنها از پرتوهای گاما بسیار پرانرژی و اشعه ایکس تشکیل شده اند که با چشم غیر مسلح دیده نمی شوند.
برخی از دانشمندان پیشنهاد میکنند که این امواج ممکن است امواج ضربهای باشند که از ستارگانی نشات میگیرند که توسط سیاهچاله کمان در مرکز کهکشان راه شیری در حال فروپاشی هستند.
9. میدان مغناطیسی ماه
یکی از بزرگترین اسرار ماه تا حدی الهام بخش کلاسیک علمی تخیلی آرتور سی کلارک، 2001: یک ادیسه فضایی بود. این معما حول این واقعیت می چرخد که فقط بخش هایی از پوسته ماه دارای میدان مغناطیسی هستند.
در حالی که ما علت دقیق این پدیده را نمی دانیم، برخی از دانشمندان پیشنهاد کرده اند که ممکن است به دلیل برخورد سیارکی باشد که مواد مغناطیسی را در سطح ماه پراکنده می کند.
10. چرا تپ اخترها مدام چشمک می زنند؟
تپ اخترها ستارگان نوترونی هستند که با سرعت بسیار بالایی می چرخند. آنها همچنین پرتوی از تابش الکترومغناطیسی را در فواصل منظم منتشر می کنند، به طوری که با دقت یک ساعت اتمی رقابت می کند. این آنها را به ابزاری ارزشمند برای ستاره شناسان و اخترفیزیکدانانی تبدیل می کند که از آنها برای اندازه گیری فواصل در فضا استفاده می کنند.
اولین تپ اخترها در سال 1967 کشف شدند، اما دانشمندان هنوز نمی دانند چه چیزی باعث درخشش این ستاره ها می شود. با این حال، در سال 2008، ستاره شناسان مشاهده کردند که یک تپ اختر خاص به طور ناگهانی تابش خود را به مدت 580 روز متوقف کرد. در طول مشاهدات، آنها متوجه شدند که این ارتباط با جریان های مغناطیسی است که چرخش ستارگان را کند می کند، اگرچه آنها نمی دانند این جریان ها از کجا می آیند.
11. آیا دنیای ما یکی از بسیاری است؟
تئوری ریسمان بیان می کند که ذرات زیر اتمی اجزای سازنده اصلی ماده نیستند. در عوض، همه چیز از رشته های بسیار ظریفی تشکیل شده است که ارتعاشات آنها اثراتی را ایجاد می کند که ما به عنوان اتم، الکترون و کوارک تفسیر می کنیم.
این به تعداد نامتناهی ابعاد اجازه می دهد، و نشان می دهد که جهان ما تنها یکی از بسیاری از ابعاد است.
اگر نظریه ریسمان ثابت شود، به دانشمندان این امکان را می دهد که قوانین نسبیت و مکانیک کوانتومی را متحد کنند و همچنین به این سوال پاسخ دهند که قبل از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاده است. مشکل اینجاست که نظریه ریسمان برای اولین بار در دهه 1960 مطرح شد، اما دانشمندان تاکنون نتوانسته اند هیچ مدرک مشخصی برای اثبات آن ارائه دهند.