الكون مليء بمليارات المجرات وتريليونات النجوم ، إلى جانب عدد لا يحصى من الكواكب والأقمار والكويكبات والمذنبات وسحب الغبار والغاز - كلها تدور في مساحة واسعة.
ولكن إذا قمنا بتكبير الصورة ، ما هي اللبنات الأساسية لهذه الأجرام السماوية ، ومن أين أتت؟
الهيدروجين هو العنصر الأكثر شيوعًا في الكون ، يليه الهيليوم. معا ، يشكلون تقريبا جميع المواد العادية. لكن هذا يمثل شريحة صغيرة فقط من الكون - حوالي 5٪. كل الباقي مصنوع من أشياء لا يمكن رؤيتها ويمكن اكتشافها بشكل غير مباشر فقط.
في الغالب الهيدروجين
بدأ كل شيء مع الانفجار العظيم ، منذ حوالي 13.8 مليار سنة ، عندما توسعت المادة شديدة الحرارة والمكتظة فجأة وبسرعة في جميع الاتجاهات في وقت واحد. بعد ميلي ثانية ، كان الكون حديثي الولادة كتلة كتلة من النيوترونات والبروتونات والإلكترونات والفوتونات والجسيمات دون الذرية الأخرى ، تتدحرج عند حوالي 100 مليار درجة كلفن ، وفقًا لوكالة ناسا.
قال نيتا باهكال ، أستاذ علم الفلك ، إن كل جزء من المادة يتكون من جميع العناصر المعروفة في الجدول الدوري - وكل جسم في الكون ، من الثقوب السوداء إلى النجوم الضخمة إلى بقع من غبار الفضاء - تم إنشاؤه خلال الانفجار العظيم. في قسم علوم الفيزياء الفلكية في جامعة برينستون في نيو جيرسي.
وقال باهكال لـ Live Science: "نحن لا نعرف حتى قوانين الفيزياء التي كانت ستوجد في مثل هذه البيئة الحارة والكثيفة".
بعد حوالي 100 ثانية من الانفجار العظيم ، انخفضت درجة الحرارة إلى مليار درجة كلفن. وبحلول 380 ألف عام تقريبًا ، كان الكون يبرد بما يكفي ليجتمع البروتونات والنيوترونات معًا ليشكل الليثيوم والهيليوم والنظائر الهيدروجينية ديوتيريوم ، في حين يتم حبس الإلكترونات الحرة لتشكيل ذرات محايدة.
نظرًا لوجود العديد من البروتونات التي تدور في الكون المبكر ، أصبح الهيدروجين - العنصر الأخف ، مع بروتون واحد ونيوترون واحد - العنصر الأكثر وفرة ، ويشكل ما يقرب من 95 ٪ من ذرات الكون. ووفقًا لوكالة ناسا ، فإن ما يقرب من 5 ٪ من ذرات الكون هي الهليوم. بعد ذلك ، بعد حوالي 200 مليون سنة من الانفجار العظيم ، تشكلت النجوم الأولى وأنتجت بقية العناصر ، والتي تشكل جزءًا من النسبة المتبقية 1 ٪ من جميع المواد العادية في الكون.
الجسيمات غير المرئية
شيء آخر تم إنشاؤه خلال الانفجار الكبير: المادة المظلمة. وصرح باهكال لـ Live Science قائلاً: "لكن لا يمكننا تحديد الشكل الذي اتخذته ، لأننا لم نكتشف هذه الجسيمات".
قال باهكال إن المادة المظلمة لا يمكن ملاحظتها مباشرة - حتى الآن - ولكن بصماتها محفوظة في ضوء الكون الأول ، أو إشعاع الخلفية الكونية الميكروي (CMB) ، كتقلبات صغيرة في الإشعاع. اقترح العلماء لأول مرة وجود المادة المظلمة في ثلاثينيات القرن العشرين ، حيث افترضوا أن سحب المادة المظلمة غير المرئية يجب أن يكون ما يجمع بين مجموعات المجرات سريعة الحركة. بعد عقود ، في سبعينيات القرن الماضي ، اكتشفت عالمة الفلك الأمريكية فيرا روبين دليلاً غير مباشر أكثر على المادة المظلمة في معدلات دوران النجوم أسرع من المتوقع.
استنادًا إلى نتائج روبن ، حسب علماء الفيزياء الفلكية أن المادة المظلمة - على الرغم من أنه لا يمكن رؤيتها أو قياسها - يجب أن تشكل جزءًا كبيرًا من الكون. لكن قبل عشرين عامًا اكتشف العلماء أن الكون يحمل شيئًا أكثر غرابة من المادة المظلمة. الطاقة المظلمة ، التي يعتقد أنها أكثر وفرة بكثير من المادة أو المادة المظلمة.
قوة لا تقاوم
جاء اكتشاف الطاقة المظلمة لأن العلماء تساءلوا عما إذا كان هناك ما يكفي من المادة المظلمة في الكون لإحداث تمدد ينفجر أو يعكس الاتجاه ، مما يتسبب في انهيار الكون داخليًا على نفسه.
لو وها ، عندما قام فريق من الباحثين بالتحقيق في ذلك في أواخر التسعينات ، وجدوا أن الكون لم يكن ينهار على نفسه فحسب ، بل كان يتوسع نحو الخارج بمعدل أسرع من أي وقت مضى. حددت المجموعة أن قوة غير معروفة - يطلق عليها اسم الطاقة المظلمة - تدفع ضد الكون في الفراغ الظاهري للفضاء وتسريع زخمه. اكتسبت نتائج العلماء الفيزيائيين آدم ريس ، وبريان شميت ، وشاول بيرلموتر ، جائزة نوبل في الفيزياء في عام 2011.
تشير نماذج القوة المطلوبة لشرح معدل التوسع المتسارع للكون إلى أن الطاقة المظلمة يجب أن تشكل ما بين 70٪ و 75٪ من الكون. وقال باهكال إن المادة المظلمة ، في الوقت نفسه ، تمثل حوالي 20٪ إلى 25٪ ، في حين أن ما يسمى المادة العادية - الأشياء التي يمكننا رؤيتها بالفعل - يُقدر أنها تشكل أقل من 5٪ من الكون.
قال عالم الفيزياء الفلكية ماريو ليفيو ، ثم مع معهد علوم تلسكوب الفضاء بجامعة جونز هوبكنز في بالتيمور بولاية ماريلاند ، لموقع Live Science الشقيق: بالنظر إلى أن الطاقة المظلمة تشكل حوالي ثلاثة أرباع الكون ، فهم أنه يمكن القول إن أكبر تحد يواجه العلماء اليوم. Space.com في 2018.
وقال ليفيو "في حين أن الطاقة المظلمة لم تلعب دورًا كبيرًا في تطور الكون في الماضي ، فإنها ستلعب الدور المهيمن في التطور في المستقبل". "مصير الكون يعتمد على طبيعة الطاقة المظلمة."
