گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
اخترشناسان سالهاست در تلاش هستند پرده از رازهای بزرگ کیهان بردارند، اما بسیاری از پرسشهای بنیادین درباره ساختار و سرنوشت جهان همچنان بیپاسخ مانده است.
با وجود پیشرفتهای چشمگیر در علم و فناوری، بشر تاکنون هیچ نشانه قطعی از فناوری متعلق به یک تمدن بیگانه هوشمند در کیهان شناسایی نکرده که برای بسیاری از دانشمندان شگفتانگیز به نظر میرسد. اگر به تاریخ طولانی کهکشان راهشیری نگاه کنیم، این پرسش پررنگتر میشود؛ کهکشانی که حدود ۱۳ میلیارد سال قدمت دارد و میلیاردها ستاره و سیاره را در خود جای داده است.
از دیدگاه علم نجوم، چنین مقیاسی احتمال شکلگیری حیات هوشمند را در نقاط مختلف افزایش میدهد، اما هنوز نشانهای قابل تأیید از آن یافت نشده است. حوزههای اخترشناسی و اخترفیزیک با سرعتی قابل توجه در حال پیشرفت هستند و دانشمندان با استفاده از تلسکوپهای پیشرفته و مأموریتهای فضایی تلاش میکنند پرده از ناشناختههای جهان بردارند. بسیاری از ستارهشناسان و پژوهشگران سالها از عمر خود را صرف مطالعه ساختار و تکامل کیهان کردهاند.
با این وجود، هنوز پرسشهای بنیادی فراوانی درباره ماهیت جهان، منشأ آن و ساختارهای ناشناخته در فضا باقی مانده است. برخی از این پرسشها تاکنون پاسخی قطعی نیافتهاند و برخی دیگر تنها پاسخهای موقت و ناقص دارند. این مجموعه پرسشها همان رازهای بزرگ کیهان هستند؛ معماهایی که حل آنها میتواند درک انسان از جهان هستی و جایگاه ما در آن را به شکل اساسی تغییر دهد.
سفر به رازهای بزرگ کیهان و ناشناختهترین پرسشهای نجوم
کیهان سرشار از رازهایی است که با وجود پیشرفتهای چشمگیر علمی همچنان برای بشر ناشناخته باقی ماندهاند. انسان در چند قرن اخیر توانسته است با استفاده از ابزارهای علمی پیشرفته، از تلسکوپهای زمینی گرفته تا رصدخانههای فضایی، تصویر بسیار دقیقتری از جهان به دست آورد. با این حال هرچه دانش ما درباره جهان بیشتر میشود، پرسشهای جدیدتری نیز مطرح میشوند.
در واقع علم نه تنها بسیاری از معماها را حل کرده بلکه نشان داده است که هنوز بخش عظیمی از واقعیت کیهانی برای ما ناشناخته است. دانشمندان در دهههای اخیر با کمک تلسکوپهای قدرتمند، ماهوارههای فضایی و ابزارهای پیشرفته رصدی توانستهاند تصویر دقیقتری از جهان ارائه دهند، اما در کنار این دستاوردها پرسشهای بنیادین بسیاری نیز مطرح شدهاند که پاسخ قطعی برای آنها وجود ندارد.
برخی از این پرسشها مربوط به منشأ جهان هستند، برخی درباره ماهیت ماده و انرژی در کیهان و برخی دیگر درباره امکان وجود حیات در دیگر نقاط جهان. جهان قابل مشاهده شامل میلیاردها کهکشان است و هر کهکشان نیز میلیاردها ستاره و سیاره را در خود جای داده است. این مقیاس عظیم باعث میشود رازهای بزرگ کیهان همیشه برای ما جذاب و مهم باشد.
- هفت نظریه علمی درباره منشأ حیات؛ از جرقههای الکتریکی تا حیات فرازمینی
- دانشمندان یک دنیای کوانتومی پنهان را در داخل کبالت کشف کردند
- راز گرمای کره خاکی: آیا درون زمین یک خورشید پنهان وجود دارد؟
1. معمای تمدنهای فرازمینی: بیگانگان کجا هستند؟
یکی از رازهای بزرگ کیهان که هم دانشمندان و هم عموم مردم را مجذوب کرده این است که آیا ما در جهان تنها هستیم یا خیر. تاکنون هیچ نشانه قابلاعتمادی که نشان دهد از سوی یک تمدن بیگانه هوشمند ارسال شده باشد، شناسایی نشده است. این موضوع زمانی عجیبتر به نظر میرسد که به تاریخ طولانی کهکشان راه شیری توجه کنیم.
این کهکشان حدود ۱۳ میلیارد سال قدمت دارد و در مقایسه با آن، زمین با حدود 4 میلیارد سال سن سیارهای نسبتاً جوان به شمار میرود. در کهکشان راه شیری نزدیک به ۴۰۰ میلیارد ستاره وجود دارد و تخمین زده میشود حدود ۲۰ میلیارد از آنها از نظر ویژگیها شباهتهایی به خورشید داشته باشند. پژوهشها نشان میدهد که تقریباً یک پنجم این ستارهها ممکن است سیارهای به اندازه زمین در منطقه قابل سکونت خود داشته باشند که شرایط دمایی آن اجازه وجود آب مایع را میدهد.
وجود آب مایع یکی از مهمترین شرایط لازم برای شکلگیری حیات به شکلی است که ما میشناسیم. اگر حتی تنها یکدهم درصد از این سیارات شرایط مناسب برای شکلگیری حیات داشته باشند، در کهکشان ما باید حدود یک میلیون سیاره دارای حیات وجود داشته باشد. با توجه به اینکه زمین سیارهای نسبتاً جوان است، منطقی به نظر میرسد که برخی از این جهانها میلیاردها سال فرصت برای تکامل تمدنهای پیشرفتهتر از بشر داشته باشند.
برخی دانشمندان معتقدند تمدنهای پیشرفته ممکن است بسیار نادر باشند، برخی دیگر میگویند تمدنها شاید پیش از رسیدن به مرحله ارتباط میانستارهای نابود شوند، و گروهی نیز احتمال میدهند که ما هنوز فناوری لازم برای تشخیص سیگنالهای آنها را در اختیار نداریم.
2. پیش از مهبانگ چه چیزی وجود داشت؟
پرسش مهم دیگری که ذهن انسان را قرنها درگیر کرده و در عالم رازهای بزرگ کیهان گنجانده شده این است که پیش از مهبانگ چه چیزی وجود داشت. نظریه مهبانگ توضیح میدهد که جهان حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش از حالتی بسیار چگال و داغ آغاز به انبساط کرده است. بر اساس این نظریه، در لحظههای نخستین پس از آغاز جهان، دما و چگالی به حدی زیاد بودهاند که قوانین فیزیکی به شکلی که امروز میشناسیم عمل نمیکردهاند.
با گذشت زمان و کاهش دما، ذرات بنیادی شکل گرفتند، سپس اتمها تشکیل شدند و در نهایت ستارگان و کهکشانها پدید آمدند. با این حال این نظریه به طور کامل توضیح نمیدهد که پیش از آن چه رخ داده است. برخی دانشمندان معتقدند که زمان و فضا خود در همان لحظه آغاز جهان شکل گرفتهاند.
- تلسکوپ هابل کهکشانی را پیدا کرد که دانشمندان تصور میکردند یافتنش غیر ممکن است
- عملیات مخفی آمریکا در مدار زمین؛ رزمایشی که از چشم همه پنهان ماند
- ناسا و ایلان ماسک رویای موتورهای آنتیماده را برای سفرهای بینستارهای محقق میکنند
نیل دگراس تایسون، اخترفیزیکدان مشهور این پرسش را از استیون هاوکینگ مطرح کرده بود. هاوکینگ توضیح داد که بر اساس دیدگاه او، پیش از مهبانگ چیزی وجود نداشته است، زیرا زمان و فضا در همان لحظه آغاز شدهاند. او جهان را به سطحی بسته شبیه به سطح یک کره تشبیه میکرد؛ سطحی که مرز یا لبهای ندارد و بنابراین نقطه آغاز مشخصی نیز برای آن وجود ندارد.
در چنین مدلی، زنجیره فضا-زمان یک ساختار بسته و پیوسته است و مفهوم «پیش از آغاز» ممکن است از اساس بیمعنا باشد. البته نظریههای دیگری نیز مطرح شدهاند. برخی مدلها پیشنهاد میکنند که جهان ممکن است پیش از مهبانگ در مرحلهای از انقباض قرار داشته باشد و سپس وارد مرحله انبساط شده باشد. نظریههای دیگری نیز از احتمال وجود جهانهای متعدد سخن میگویند.
3. انرژی تاریک: نیروی مرموز انبساط جهان
یکی از رازهای بزرگ کیهان مربوط به انرژی تاریک است. در دهه ۱۹۲۰، ادوین هابل با بررسی حرکت کهکشانها نشان داد که جهان در حال انبساط است. این کشف یکی از مهمترین دستاوردهای علم کیهانشناسی به شمار میرود. در ابتدا دانشمندان انتظار داشتند که نیروی گرانش میان کهکشانها به تدریج سرعت این انبساط را کاهش دهد. زیرا گرانش به طور طبیعی باعث جذب اجسام به سوی یکدیگر میشود.
اما در سال ۱۹۹۸، بررسی نور ابرنواخترهای دوردست نشان داد که نه تنها انبساط جهان کند نشده، بلکه سرعت آن در حال افزایش است. این کشف شگفتانگیز دانشمندان را وادار کرد که به دنبال توضیحی تازه برای رفتار جهان باشند. برای توضیح این پدیده، دانشمندان وجود نیرویی ناشناخته را پیشنهاد کردند که «انرژی تاریک» نام گرفت.
محاسبات کیهانشناسی نشان میدهد که حدود ۷۰ درصد از کل محتوای جهان از این انرژی مرموز تشکیل شده است. با این حال، ماهیت واقعی آن هنوز ناشناخته است. انرژی تاریک برای تلسکوپها نامرئی است و هیچ نوع تابش الکترومغناطیسی منتشر یا جذب نمیکند. تنها راهی که دانشمندان از وجود آن آگاه شدهاند، بررسی اثرات گرانشی آن بر حرکت کهکشانها و ساختارهای بزرگ کیهانی است.
برخی نظریهها پیشنهاد میکنند که انرژی تاریک ممکن است به ویژگیهای بنیادی خود فضا مربوط باشد. در برخی مدلها حتی گفته میشود که خلأ فضا ممکن است انرژی خاصی داشته باشد که باعث شتاب گرفتن انبساط جهان میشود.
4. ماده تاریک: بخش پنهان جهان
در کنار انرژی تاریک، ماده تاریک نیز یکی از رازهای بزرگ کیهان به شمار میرود. ماده تاریک نیز مانند انرژی تاریک مستقیماً قابل مشاهده نیست و هیچ نوری از خود ساطع نمیکند. با این حال دانشمندان از طریق اثرات گرانشی آن بر حرکت ستارگان و کهکشانها به وجودش پی بردهاند. برای مثال، سرعت چرخش ستارگان در کهکشانها بیشتر از چیزی است که بر اساس جرم قابل مشاهده انتظار میرود.
این موضوع نشان میدهد که مقدار زیادی جرم نامرئی در کهکشانها وجود دارد که ما نمیتوانیم آن را مستقیماً مشاهده کنیم. این جرم نامرئی همان چیزی است که ماده تاریک نامیده میشود. برآوردها نشان میدهد که حدود ۲۵ درصد از کل جهان از ماده تاریک تشکیل شده است. در مجموع، ماده تاریک و انرژی تاریک حدود ۹۵ درصد از محتوای کیهان را تشکیل میدهند و ماده معمولی که ستارگان، سیارات و موجودات زنده از آن ساخته شدهاند تنها حدود 5 درصد از کل جهان را شامل میشود.
- دانشمندان منبع یک سیگنال رادیویی اسرارآمیز از اعماق فضا را پیدا کردند
- آیا ژول ورن در ۱۶۰ سال پیش، مأموریت آرتمیس ۲ را ترسیم کرده بود؟
- پنتاگون به دنبال ساخت نخستین پمپ بنزین فضایی برای ماهوارهها
تاکنون هیچ آزمایش مستقیمی روی زمین نتوانسته وجود ماده تاریک را به طور قطعی ثابت کند. با این حال، آزمایشهای بسیار حساسی در آزمایشگاههای زیرزمینی در سراسر جهان در حال انجام هستند تا شاید بتوانند ذرات احتمالی ماده تاریک را شناسایی کنند. همچنین مأموریتهای فضایی آینده مانند تلسکوپ فضایی اقلیدس و تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن قرار است نقشهای بسیار دقیق از توزیع کهکشانها در جهان تهیه کنند.
تلسکوپ اقلیدس قرار است نقشهای سهبعدی از حدود یک سوم آسمان شب تهیه کند که شامل نزدیک به دو میلیارد کهکشان خواهد بود و تا فاصله حدود ۱۰ میلیارد سال نوری از زمین امتداد خواهد داشت. انتظار میرود این دادهها اطلاعات تازهای درباره نقش ماده تاریک و انرژی تاریک در تکامل جهان ۱۳.۸ میلیارد ساله ارائه دهند.
5. منشأ ماه: برخوردی که آن را ساخت
پرسش مهم دیگری در رابطه با رازهای بزرگ کیهان به منشأ ماه مربوط میشود. برآوردها نشان میدهد که ماه حدود ۱۰۰ میلیون سال پس از شکلگیری منظومه شمسی به وجود آمده است، اما چگونگی شکلگیری آن هنوز به طور قطعی مشخص نیست. یکی از رایجترین نظریهها «فرضیه برخورد بزرگ» است. بر اساس این نظریه، در میلیاردها سال پیش جسمی به اندازه سیاره مریخ که «تیا» نامیده میشود با زمین برخورد کرده است.
این برخورد مقدار عظیمی از مواد سنگی را به فضا پرتاب کرده و بخشی از این مواد در مدار زمین جمع شده و در نهایت ماه را تشکیل دادهاند. شبیهسازیهای رایانهای جدید که جرم، ترکیب و مدار ماه را بررسی کردهاند نشان میدهند که چنین برخوردی میتوانسته در مدت زمان نسبتاً کوتاهی، شاید تنها در عرض چند ساعت شرایط لازم برای شکلگیری ماه را فراهم کند.
6. منشأ حیات روی زمین
برخی دانشمندان معتقدند که بلوکهای سازنده حیات ممکن است از فضا به زمین منتقل شده باشند. در سالهای اخیر مطالعات مختلفی نشان دادهاند که سیارکها و شهابسنگها حاوی ترکیبات آلی پیچیده هستند. حتی برخی از مولکولهایی که برای تشکیل دیانای و آرانای ضروری هستند در نمونههای شهابسنگی کشف شدهاند.
سال گذشته پژوهشگران موفق شدند دو مولکول ژنتیکی را که پیشتر در شهابسنگها شناسایی نشده بودند در این سنگهای فضایی پیدا کنند. این یافتهها نشان میدهد که تمام اجزای لازم برای تشکیل دیانای ممکن است در شهابسنگها وجود داشته باشد.
مأموریتهای فضایی مانند هایابوسا‑۱ که توسط آژانس فضایی ژاپن انجام شد نیز نمونههایی از سیارکها را به زمین آوردند و نشان دادند که این سنگهای فضایی حاوی آب و مواد آلی هستند. چنین کشفهایی این احتمال را مطرح میکند که مواد اولیه حیات ممکن است از طریق برخورد شهابسنگها به زمین منتقل شده باشند.
7. فورانهای رادیویی سریع (FRB)
یکی دیگر از پدیدههای اسرارآمیز و رازهای بزرگ کیهان، فورانهای رادیویی سریع یا FRB هستند. این سیگنالها برای نخستین بار در سال ۲۰۰۷ کشف شدند و به صورت انفجارهای بسیار کوتاه اما فوقالعاده پرانرژی از امواج رادیویی ظاهر میشوند. شدت انرژی آنها به اندازهای است که در کسری از ثانیه میتوانند معادل انرژی تولیدشده توسط خورشید در چند روز را آزاد کنند.
با وجود این قدرت عظیم، شناسایی آنها بسیار دشوار است زیرا تنها چند میلیثانیه دوام دارند. دانشمندان تخمین میزنند که ممکن است روزانه حدود ده هزار فوران رادیویی سریع در آسمان قابل مشاهده باشد، اما بیشتر آنها به دلیل کوتاه بودن زمانشان ثبت نمیشوند.
منشأ دقیق این پدیده هنوز مشخص نیست. برخی فرضیهها آن را به مگنتارها، یعنی نوعی ستاره نوترونی با میدان مغناطیسی بسیار قوی نسبت میدهند. فرضیههای دیگر شامل فروپاشی ستارگان نوترونی یا برخورد کهکشانها هستند. در مواردی نادر، برخی از این فورانها به صورت تکرارشونده مشاهده شدهاند و همین موضوع توجه مؤسسه جستوجوی هوش فرازمینی را نیز جلب کرده است.
8. حبابهای فرمی در مرکز کهکشان
از دیگر معماهای جالب و رازهای بزرگ کیهان ساختارهایی موسوم به حبابهای فرمی هستند. این ساختارهای عظیم در سال ۲۰۱۰ در مرکز کهکشان راه شیری کشف شدند. آنها دو حباب بسیار بزرگ از پرتوهای گاما هستند که از مرکز کهکشان به سمت بالا و پایین امتداد دارند و هر یک حدود ۲۰ هزار سال نوری طول دارند.
این حبابها با چشم غیرمسلح دیده نمیشوند و تنها با ابزارهای پیشرفته آشکارسازی پرتوهای پرانرژی قابل مشاهده هستند. برخی دانشمندان معتقدند که این ساختارها ممکن است در اثر فعالیت شدید سیاهچاله راه شیری، موسوم به کمان ای*، شکل گرفته باشند. احتمال دیگر این است که این حبابها نتیجه انفجارهای عظیم ستارهای یا امواج شوکی ناشی از فعالیتهای گذشته در مرکز کهکشان باشند.
- دانشمندان میگویند شاید بتوان با فیزیک کوانتوم پیامهایی به گذشته فرستاد
- آیا نیکولا تسلا راز ضدگرانش را کشف کرده بود؟
- آیا نیروی پنجم طبیعت در منظومه شمسی پنهان است؟
9. تپاخترها: ساعتهای کیهانی
تپاخترها نیز یکی دیگر از پدیدههای اسرارآمیز و رازهای بزرگ کیهان هستند. تپاخترها نوعی ستاره نوترونی هستند که با سرعت بسیار زیاد میچرخند و در فواصل زمانی بسیار دقیق، پرتوهایی از تابش الکترومغناطیسی منتشر میکنند. این تابشها به صورت پالسهای منظم دریافت میشوند، به طوری که دقت آنها گاهی با ساعتهای اتمی قابل مقایسه است.
به همین دلیل تپاخترها ابزار بسیار مهمی برای اندازهگیری فاصلهها و مطالعه ساختار فضا در اخترفیزیک به شمار میروند. نخستین تپاختر در سال ۱۹۶۷ کشف شد، اما هنوز به طور کامل مشخص نیست چه فرایندی باعث ایجاد این پالسهای منظم میشود.
در سال ۲۰۰۸، ستارهشناسان مشاهده کردند که یک تپاختر برای مدت حدود ۵۸۰ روز ناگهان تابش خود را متوقف کرده است. بررسیهای بعدی نشان داد که این پدیده ممکن است با تغییرات در میدانهای مغناطیسی و جریانهای پلاسمایی اطراف این ستارگان مرتبط باشد، هرچند منشأ دقیق این جریانها هنوز مشخص نیست.
10. میدان مغناطیسی ماه
یکی دیگر از معماهای جالب مربوط به میدان مغناطیسی ماه است. بررسیهای انجامشده بر روی نمونههای سنگی ماه و دادههای مأموریتهای فضایی نشان میدهد که تنها بخشهایی از پوسته ماه دارای میدان مغناطیسی هستند. این موضوع باعث شده است که دانشمندان درباره تاریخچه مغناطیسی ماه پرسشهای زیادی مطرح کنند.
برخی فرضیهها میگویند که در گذشتههای دور، ماه ممکن است هستهای فعال و میدان مغناطیسی جهانی داشته باشد که بعدها از بین رفته است. این موضوع حتی الهامبخش برخی آثار علمیتخیلی مشهور مانند رمان «۲۰۰۱: یک ادیسه فضایی» نوشته آرتور سی. کلارک نیز بوده است.
11. چندجهانی و نظریه ریسمان
در نهایت یکی از عمیقترین پرسشهای کیهانشناسی این است که آیا جهان ما تنها جهان موجود است یا یکی از جهانهای بسیار. نظریه رشتهای یکی از چارچوبهای نظری است که چنین احتمالی را مطرح میکند. بر اساس این نظریه، ذرات بنیادی که ما آنها را اجزای سازنده ماده میدانیم در واقع رشتههای بسیار کوچکی هستند که در ابعاد بسیار ریز ارتعاش میکنند.
نوع ارتعاش این رشتهها تعیین میکند که ما آنها را به صورت ذرات مختلف مانند الکترونها یا کوارکها مشاهده کنیم. این نظریه همچنین امکان وجود ابعاد بیشتری از فضا را مطرح میکند که فراتر از سه بعد فضایی شناختهشده ما هستند. در برخی نسخههای این نظریه، ممکن است تعداد بسیار زیادی جهان با قوانین فیزیکی متفاوت وجود داشته باشد و جهان ما تنها یکی از آنها باشد.
- ۵ مورد از باورهای غلط درباره فضا که ناسا آنها را رد کرد
- رازهای تکاندهندهای که ثابت میکنند ماه ممکن است یک سازه مصنوعی باشد!
- دانشمندان یک سیاهچاله را پیدا کردند که قوانین اخترفیزیک را زیر پا میگذارد
اگر روزی شواهد محکمی برای نظریه رشتهای پیدا شود، ممکن است دانشمندان بتوانند نظریه نسبیت عام و مکانیک کوانتومی را که دو ستون اصلی فیزیک مدرن هستند در قالب یک نظریه واحد متحد کنند. با این حال، از زمانی که این نظریه در دهه ۱۹۶۰ مطرح شد تاکنون هیچ مدرک تجربی قطعی برای اثبات آن به دست نیامده است و بنابراین ایده چندجهانی همچنان در حد یک فرضیه علمی باقی مانده است.
این پرسشها نشان میدهند که جهان هنوز پر از رازهای حلنشده است و پژوهشهای آینده ممکن است پاسخهایی برای برخی از این معماها ارائه دهند، در حالی که احتمالاً پرسشهای تازهتری نیز مطرح خواهند شد.