مه‌رمب چیست؟

فراتر از انفجار بزرگ

تقریباً همه ستاره‌شناسان قبول دارند که جهان در حال انبساط است.آن چه که بعدا اتفاق می‌افتد یک راز واقعی است. خوشبختانه، تنها سه احتمال واقعی برای سرنوشت کیهان وجود دارد: جهان می‌تواند باز، مسطح یا بسته باشد.

• جهان باز: در این سناریو، جهان برای همیشه منبسط خواهد شد و در حین انبساط، مادهٔ موجود در آن نازک و نازک‌تر پخش می‌شود. در نهایت، کهکشان‌ها مواد خام مورد نیاز خود برای ساخت ستاره‌های جدید را تمام خواهند کرد. ستارگانی که از قبل وجود دارند، به آرامی خاموش می‌شوند، مانند اخگر(ember)های در حال مرگ. به جای گهواره‌های آتشین، کهکشان‌ها به تابوت‌هایی پر از غبار و ستاره‌های مرده تبدیل می‌شوند. در آن نقطه، جهان تاریک، سرد و متاسفانه برای ما بی‌جان خواهد شد.
• جهان تخت: تیله‌ای را تصور کنید که روی یک سطح چوبی بی‌نهایت بلند می‌غلتد. اصطکاک کافی برای کاهش سرعت تیله وجود دارد، اما برای سرعت بخشیدن به کاهش آن کافی نیست. تیله برای مدت طولانی غلت می‌زند و در نهایت به یک توقف آرام و ملایم می‌رسد. این همان چیزی است که برای یک جهان تخت اتفاق می‌افتد. تمام انرژی ناشی از مه‌بانگ را مصرف می‌کند و با رسیدن به تعادل، کیهان را در آینده‌ای دور متوقف می‌کند. از بسیاری جهات، این فقط یک نوع از «جهان باز» است، زیرا در واقع به نقطه‌ی تعادل رسیدن جهان برای همیشه طول می‌کشد.
• کیهان بسته: یک سر طناب بانجی را به پای خود ببندید، سر دیگر را به ریلِ پل و سپس از آن بپرید. شما به سرعت به سمت پایین شتاب خواهید گرفت تا زمانی که شروع به کشش بند کنید. با افزایش تنش، بند طناب به تدریج فرود شما را کند می‌کند. در نهایت، شما به طور کامل متوقف خواهید شد، اما فقط برای یک ثانیه که بند طناب که تا حد نهایی خود کشیده شده است، شما را به سمت پل باز می‌گرداند. اخترشناسان فکر می‌کنند که یک جهان بسته نیز تقریبا به همین شکل رفتار می‌کند. گسترش آن تا زمانی که به حداکثر اندازه برسد کند می‌شود. سپس پس می‌کشد و دوباره روی خودش فرو می‌ریزد. همان‌طور که این اتفاق رخ می‌دهد، جهان متراکم‌تر و داغ‌تر می‌شود تا زمانی که به یک تکینگی بی‌نهایت داغ و بی‌نهایت متراکم ختم شود.

یک جهان بسته برعکس مه‌بانگ به یک مه‌رمب منجر خواهد شد. اما با چه احتمالی یک جهان بسته محتمل‌تر از یک جهان باز یا تخت باید باشد؟ بدین منظور اخترشناسان شروع به ارائه برخی حدس‌های علمی کرده‌اند.

گرانش در مقابل انبساط

اخترشناسان برای تعیین این‌که آیا جهان برای همیشه منبسط خواهد شد، یا در لبه‌ی آن متوقف شده و روی خود فرو می‌ریزد، باید تصمیم بگیرند که کدام یک از دو نیروی متضاد، برنده یک طناب‌کشی کیهانی خواهد شد. یکی از این نیروها مربوط به انفجار مه‌بانگ است. (انفجاری که جهان را در تمام جهات به بیرون گسترش داد.) و نیروی دیگر گرانش (جاذبه) است، کششی که یک جسم به جسم دیگر وارد می‌کند. اگر گرانشِ درون کیهان به اندازه کافی قوی باشد، می‌تواند بر انبساطِ آن حاکم شود و باعث انقباض جهان شود. در غیر این‌صورت، جهان برای همیشه به گسترش خود ادامه خواهد داد.

اگرچه ستاره‌شناسان می‌دانند که جهان در حال انبساط است، اما نمی‌توانند دقیقا نیروی ایجاد کننده‌ی این انبساط را اندازه‌گیری کنند. در عوض، آن‌ها سعی می‌کنند چگالی جهان را اندازه‌گیری کنند. هر چه چگالی بیشتر باشد، نیروی گرانش بیشتر است. با اعمال این منطق، باید یک آستانه برای چگالی وجود داشته باشد (یک حد بحرانی) که تعیین می‌کند آیا گرانش در جهان به اندازه کافی قوی است که انبساط را متوقف کند و همه چیز را دوباره به داخل بچرخاند یا نه. اگر چگالی بیشتر از حد بحرانی باشد، آن‌گاه جهان از انبساط باز می‌ایستد و شروع به انقباض می‌کند. اگر کمتر از حد بحرانی باشد، جهان برای همیشه منبسط خواهد شد. ستاره‌شناسان این را به صورت ریاضیاتی با معادله زیر نشان می‌دهند:

 چگالی حد بحرانی/چگالی متوسط واقعی=Ω

نقش انرژی تاریک

درست زمانی که اخترشناسان بر روی تأثیر ماده تاریک مطالعه می‌کردند، کشفی انجام شد که آن‌ها را بار دیگر به تخته سیاه و محاسباتِ از نو برگرداند. این کشف در سال ۱۹۹۸ انجام شد، زمانی که بهترین تلسکوپ‌های جهان نشان دادند که ابرنواخترهای نوع Ia (ستارگان در حال مرگی که همگی درخشش ذاتی یکسانی دارند) دورتر از آن‌چه که تصور می‌شد نسبت به کهکشان ما قرار دارند. برای توضیح این مشاهدات، اخترشناسان بنا را بر این گذاشتند که انبساط جهان در واقع در حال شتاب گرفتن است و با افزایش سرعت همراه است. اما چه چیزی باعث می‌شود که گسترش سریع‌تر پیش رود؟ آیا گرانش ذاتی ماده تاریک به اندازه کافی قوی نیست که از چنین انبساطی جلوگیری کند؟

همان‌طور که مشخص است، رازهای کیهانی چیزی بیش از آن‌چه قبلا تصور می‌شد، هستند و ادامه دارند. برخی کیهان‌شناسان اکنون فکر می‌کنند که چیز دیگری (چیزی که به اندازه ماده تاریک غیرقابل توضیح و مشاهده است) در کیهان پنهان است. آن‌ها گاهی اوقات از این چیزهای نامرئی به عنوان انرژی تاریک یاد می‌کنند. برخلاف گرانش که جهان را به درون می‌کشد و انبساط آن را کند می‌کند، انرژی تاریک به جهان رو به بیرون فشار می‌آورد و به سرعت بخشیدن انبساط کیهانی کمک می‌کند. و مقدار زیادی از انرژی تاریک در جهان ما وجود دارد. ستاره‌شناسان تخمین می‌زنند که ممکن است حدود ۶۸ درصد کیهان از انرژی تاریک باشد. آن‌ها فکر می‌کنند ماده تاریک ۲۸ درصد دیگر را تشکیل می‌دهد و ماده معمولی ( چیزهایی که می‌توانیم ببینیم )، تنها ۴ درصد ناچیز را تشکیل می‌دهد. با ارقامی مانند این‌ها و با توجه به این‌که انرژی تاریک یک نیروی تورمی است، به راحتی می‌توان مشاهده کرد که چگونه مه‌رمب ممکن است هرگز اتفاق نیافتد.

جالب این‌جاست که آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۷ وجود انرژی تاریک را در حالی پیش‌بینی کرد که سعی داشت معادلات نظریه نسبیت عام خود را متعادل کند. او در آن زمان آن را انرژی تاریک نمی‌نامید. او از این موضوع به عنوان ثابت کیهان‌شناسی یاد کرد و در محاسبات خود آن را Lambda (Λ) نامید. از آن‌جایی که اینشتین نمی‌توانست آن را ثابت کند، فکر می‌کرد که باید یک نیروی دافعه قوی در جهان وجود داشته باشد تا همه چیز را به طور یکنواخت در سراسر کیهان پخش کند. در نهایت، او از این فکر خود بازگشت و lambda را بزرگترین اشتباه خود خواند.

اکنون، دانشمندان بار دیگر از خود می‌پرسند که آیا ممکن است اینشتین درست گفته باشد؟ هرچند که امروزه بر اشتباه او اتفاق نظر داریم؛ در ادامه، به بررسی این خواهیم پرداخت که چرا برخی هنوز به مه‌رمب توجه نشان می‌دهند و چرا ممکن است این پایان جهان نباشد، بلکه شروع دوم آن باشد.

مرگ و تولد دوباره

واضح است که در مورد پیش‌بینی سرنوشت جهان، هیچ پاسخ آسانی وجود ندارد. اما بیایید برای لحظه‌ای تصور کنیم که چگالی جهان بالاتر از مقدار بحرانی مورد نیاز برای توقف انبساط آن است. این امر، منجر به مه‌رمب می‌شود، که از بسیاری جهات مانند فشار دادن دکمه عقب در یک پخش کننده ویدئو است. همان‌طور که گرانشِ درون کیهان همه چیز را به عقب می‌کشاند، خوشه‌های کهکشانی به یکدیگر نزدیک می‌شوند. سپس کهکشان‌های منفرد شروع به ادغام می‌کنند تا این‌که پس از میلیاردها سال، یک اَبَر کهکشان تشکیل شود.

در داخل این دیگِ غول پیکر (اَبَر کهکشان ایجاد شده)، ستارگان با هم ترکیب می‌شوند و باعث می‌شوند که تمام فضای موجود به مراتب داغ‌تر از خورشید شود. در نهایت، ستاره‌ها منفجر می‌شوند و سیاه‌چاله‌ها ظاهر می‌شوند (در ابتدا به آرامی و سپس با سرعت بیشتری). با نزدیک شدن به پایان این روند، سیاه‌چاله‌ها هر چیزی در اطراف خود را می‌بلعند. حتی آن‌ها در نقطه‌ای به هم می‌پیوندند و سیاه‌چاله‌ای عظیم و هیولایی را تشکیل می‌دهند که جهان را مانند یک کیسه طناب‌کشی (drawstring bag) بسته‌بندی می‌کند. در پایان، چیزی جز یک تکینگی فوق داغ و فوق متراکم (بذر جهانی دیگر) باقی نمی‌ماند. بسیاری از ستاره‌شناسان فکر می‌کنند که این بذر در یک “جهش بزرگ” (big bounce) جوانه می‌زند و کل فرآیند را دوباره از اول آغاز می‌کند.

البته این تنها نظریه موجود نیست. چند کیهان‌شناس، به رهبری پائول اشتینهارت Paul J. Steinhardt  ازدانشگاه پرینستون و نیل توراک Neil Turok  از دانشگاه کمبریج، استدلال کرده‌اند که سرمایش بزرگ (big chill) و مه‌رمب مقابل هم نیستند. مدل آن‌ها اینگونه عمل می‌کند: جهان با مه‌بانگ آغاز شد و در ادامه با دوره‌ای از انبساط آهسته و انباشت تدریجی انرژی تاریک همراه شد. این جایی است که ما امروز هستیم. آن‌چه بعدها اتفاق می‌افتد بر پایه‌ی حدس و گمان است، با این حال Steinhardt و Turok معتقدند که انرژی تاریک به انباشته شدن ادامه خواهد داد و همان‌طور که این روند انجام می‌شود، شتاب کیهانی را برانگیخته خواهد کرد. جهان هرگز از انبساط متوقف نمی‌شود، بلکه در طول تریلیون‌ها سال گسترش می‌یابد و تمام ماده و انرژی را به حدی بسط می‌دهد که جهان ما به چند جهان تقسیم می‌شود. در درون این جهان‌ها، انرژی تاریک مرموز به ماده و تشعشع عادی تبدیل می‌شود. بدین ترتیب یک مه‌بانگ دیگر ( حتی شاید چندین مورد مه‌بانگ ) و چرخه دیگری از گسترش را آغاز خواهد کرد.

اگر از این همه صحبت‌ها در مورد خرد شدن و انبساط ناامید شده‌اید، می‌توانید با دانستن این‌که سرنوشت جهان برای میلیاردها، شاید حتی تریلیون‌ها سال تعیین نمی‌شود، حس بهتری داشته باشید. این به شما زمان زیادی می‌دهد تا روی چیزهایی تمرکز کنید که کمی مطمئن‌تر هستند، مانند چرخه زندگی خود یعنی تولد، رشد و مرگ.