الفلك

عمر الكون مقابل محتوياته

عمر الكون مقابل محتوياته


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

قبل عقدين من الزمان قرأت مقالًا (ربما يكون علم الفلك أو الفضاء أو أخبار العلوم) يشير إلى أن محتويات الكون قد تكون أقدم من الكون نفسه. بالطبع ، كانت هذه النتيجة منافية للعقل لدرجة أنه تم رفضها بإجراءات موجزة. ومع ذلك ، عندما قرأت هذا المقال ، اعتقدت أنه منطقي. من المؤكد أن الكون أكبر بكثير من محتوياته ، كما يتنبأ "عام نسبيًا" ، يجب أن يمر بمرور الوقت ببطء أكبر. بدا هذا الاستنتاج واضحًا جدًا لدرجة أن أ) مجموعة من الأشخاص الآخرين أكثر إشراقًا مما كنت أتخيله ، و ب) وبالتالي فإن استنتاجي خاطئ تمامًا. لذا فإن سؤالي هو: لماذا لا تجعل كتلة الكون تختبر الوقت بمعدل أبطأ من محتوياته كما تتوقع GR؟ (هناك زوجان من الأسئلة حول SE متشابهة ، لكنني لا أعتقد أن هذا مكرر.)


النماذج غير مؤكدة

أظن أنك تشير إلى تقديرات عمر النجوم القديمة جدًا. يمكن تحديد عمر النجم من خلال بعض الملاحظات ، من بينها لمعانه المطلق ، والذي يتطلب بدوره قياسًا دقيقًا لمسافة النجم. وحتى اليوم ، فإن حالات عدم اليقين التي تنطوي على تقديرات تؤدي إلى تقديرات ذات قيم أطول من عمر الكون ، وهو أمر مستحيل بالطبع. على سبيل المثال ، تم العثور على عمر النجم HD 140283 في وقت متأخر من عام 2013 ليكون 14.46 دولارًا pm0.8 مليار دولار (Gyr). هذا لا يتعارض حقًا مع العمر المقدر للكون ، $ 13.798 pm0.037 $ Gyr ؛ كل هذا يخبرنا أن أساليبنا لا تزال غير مثالية ، ولكن تم تشكيل HD 140283 بعد وقت قصير من الانفجار العظيم.

تمدد الوقت صغير

تتنبأ النسبية العامة بأن الوقت يتطور بشكل أبطأ في مجال الجاذبية. هذا فيما يتعلق بمراقب خارج مجال الجاذبية ، وبما أنه لا يوجد مراقب خارجي. الكون ، الوقت العالمي للكون يمكن القول بأنه الوقت "المناسب". أنت محق في أن الكتلة الكلية للكون تجعل الوقت يسير بشكل أبطأ مما هو عليه في كون افتراضي فارغ ، ولكن في أي مكان في الكون تقريبًا ، فإن مجال الجاذبية أضعف من أن يتسبب في أي تمدد ملحوظ. بالقرب من الأشياء الضخمة ، الوقت يفعل اركض ببطء. عامل تمدد الوقت على سطح النجم هو تقريبًا $ (1 - GM / rc ^ 2) ^ {- 1/2} = 1.000002 $. داخل النجم ، يكون العامل أقرب إلى الوحدة ، لأن الكتلة بين المركز وأنت فقط هي التي تساهم ، لذلك كلما غطست بعيدًا في النجم (أيها الأطفال ، لا تجربوا هذا في المنزل) ، أقل تمدد الوقت. فقط إذا قمت بضغط النجم ، من أجل وضعه في نجم نيوتروني للثقب الأسود ، ستحصل على تمدد زمني أكبر. على سبيل المثال ، عند "سطح" الثقب الأسود ، يتوقف الوقت (ولكن مرة أخرى ، يكتب فقط مراقب خارجي ؛ بالنسبة للشخص الموجود على السطح ، يتطور الوقت كما هو متوقع)


يتفق علماء الفلك على أن عمر الكون يقارب 14 مليار سنة

من مرصد مرتفع فوق صحراء أتاكاما في تشيلي ، ألقى علماء الفلك نظرة جديدة على أقدم ضوء في الكون.

تشير ملاحظاتهم ، بالإضافة إلى القليل من الهندسة الكونية ، إلى أن عمر الكون يبلغ 13.77 مليار سنة - ما يزيد أو يأخذ 40 مليون سنة. شارك باحث من جامعة كورنيل في تأليف إحدى ورقتين بحثيتين حول النتائج ، مما يضيف لمسة جديدة إلى الجدل الدائر في مجتمع الفيزياء الفلكية.

يتطابق التقدير الجديد ، باستخدام البيانات التي تم جمعها في تلسكوب أتاكاما لعلم الكونيات التابع لمؤسسة العلوم الوطنية ، مع التقدير الذي يوفره النموذج القياسي للكون ، بالإضافة إلى قياسات نفس الضوء التي تم إجراؤها بواسطة القمر الصناعي بلانك التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، والذي قام بقياس بقايا الانفجار العظيم من عام 2009 إلى عام 2013.

تم نشر البحث في مجلة علم الكونيات والفيزياء الفلكية.

المؤلف الرئيسي لكتاب "The Atacama Cosmology Telescope: A Measure of the Cosmic Microwave background Power Spectra at 98 و 150 GHz" هو ستيف تشوي ، زميل ما بعد الدكتوراه في NSF والفيزياء الفلكية في مركز كورنيل للفيزياء الفلكية وعلوم الكواكب ، في كلية الفنون والعلوم.

في عام 2019 ، قدر فريق بحث يقيس حركات المجرات أن الكون أصغر بمئات الملايين من السنين مما توقع فريق بلانك. يشير هذا التناقض إلى أنه قد تكون هناك حاجة إلى نموذج جديد للكون وأثار مخاوف من أن إحدى مجموعات القياسات قد تكون غير صحيحة.

قال سيمون أيولا ، الباحث في مركز الفيزياء الفلكية الحاسوبية التابع لمعهد فلاتيرون والمؤلف الأول لواحد من ورقتين: "توصلنا الآن إلى إجابة يتفق عليها بلانك و ACT". "إنه يتحدث عن حقيقة أن هذه القياسات الصعبة موثوقة."


قد يكون الكون أصغر بملياري سنة مما كنا نظن

يعتقد الباحثون في معهد ماكس بلانك في ألمانيا الآن أن الكون في الواقع أصغر بملياري سنة مما كنا نعتقد سابقًا. استنادًا إلى الملاحظات التي تشير إلى التوسع السريع الأخير للكون ، يعتقد العلماء أن عمر الكون أقل من 12 مليار سنة ، وليس 13.8 مليارًا.

في حين أن النجم الوحيد الذي ينظر إلى الأرض ، الشمس ، يبدو ثابتًا ، فإن النجوم تتحرك ببطء في الواقع تمامًا مثل أي كيان فلكي آخر تقريبًا. يستطيع علماء الفيزياء الفلكية تحديد تاريخ الكون تقريبًا من خلال الاحتفاظ بسجل دقيق لحركة النجوم ، والذي وضعوه في عدد يُعرف باسم ثابت هابل (Hا) ، الذي وضعه إدوين هابل في البداية. يُنظر إليه على أنه أحد أهم الأرقام الأساسية في دراسة علم الفلك ، وقد أطلق عليه البروفيسور جون هوشرا من جامعة هارفارد ذات مرة أنه "أهم اكتشاف كوني تم إجراؤه على الإطلاق".

وجد الفريق في ماكس بلانك أن الثابت يرتفع. التقدير السابق المرتبط بـ 13.8 مليار سنة كان له ثابت هابل 70. الرقم الجديد المرتبط بكون عمر الكون أقل من 12 مليار سنة ، هو 82.4. لكن لا يزال هناك الكثير من العلماء يحاولون تحديده. يحذر العلماء من أنه حتى هذا الرقم الجديد يمكن أن يتلاشى بمليارات السنين.

يقول مؤلف الدراسة الرئيسي Inh Jee ، من معهد Max Plank في ألمانيا ، في بيان صحفي: "لدينا قدر كبير من عدم اليقين بشأن كيفية تحرك النجوم في المجرة".

استخدم فريق جي ما يُعرف باسم عدسة الجاذبية ، والتي تُظهر أن الكتلة تنحني الضوء ، كما تنبأ لأول مرة بنظرية النسبية لأينشتاين. مجال الجاذبية لجسم كبير في الفضاء ، مثل نجم أو كوكب ، ينحني الضوء القادم. نظرًا لأن هذه الأجسام الكبيرة لها مجالات جاذبية تمتد إلى الفضاء (مثل كيف يمكن للأرض أيضًا التحكم في القمر) ، يمكن للضوء الوارد أن ينكسر على مسافة كبيرة. يمكن أن يشوه مساحات كبيرة من الفضاء. كلما كان الجسم أكبر ، كان الانحناء أكثر دراماتيكية.

استخدم الفريق مجموعة متنوعة محددة من عدسات الجاذبية ، والمعروفة باسم عدسة تأخير الوقت. وفقًا لفريق ماكس بلانك ، تستخدم عدسة تأخير الوقت "تغيير سطوع الأجسام البعيدة لجمع المعلومات من أجل حساباتها".

دخلت Jee وفريقها في نقاش حول عمر الكون المستمر منذ سنوات. توصل فريق أوروبي إلى رقم ثابت لهبل وهو 67 في عام 2013 ، بينما توصل علماء ناسا في وقت سابق من هذا العام إلى ثابت قدره 74. وأحدث الحسابات أكبر بشكل ملحوظ من أي تقدير آخر.

من الصعب تحديد عمر شيء ضخم ومتعدد الأوجه مثل الكون ، على أقل تقدير. تعترف جي بأن رقم فريقها يأتي مع تحذير. جاء عددهم من استخدام اثنين فقط من عدسات الجاذبية ، والتي كانت كل ما هو متاح. وهذا يعني أن هامش خطأ الفريق كبير بما يكفي ليشمل احتمال أن يكون الكون في الواقع أقدم من كونه محسوبًا ، وليس أصغر بشكل ملحوظ.

يقول العلماء في ملخص الورقة البحثية إن "ملاحظات المزيد من أنظمة العدسة ستكون مطلوبة لتضييق قيمة" ثابت هابل. بمعنى آخر ، كلما زادت البيانات حول الكون ، زاد عدد العلماء الذين سيتمكنون من تحديد عمره. من الجيد أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي قادم أخيرًا.


1600-1900: نهاية اللانهاية

أدرك عالم الفلك يوهانس كيبلر في عام 1610 أن أحد الكراكين الرئيسية في علم الكونيات الشهير المستوحى من اليونانية كان يحدق في وجه محبي النجوم طوال الوقت. إذا كان الكون الأبدي يحتوي على عدد لا حصر له من النجوم ، كما اعتقد الكثيرون ، فلماذا لم تملأ كل هذه النجوم الكون بنور خافت من العمى؟ استنتج أن سماء الليل المظلمة تقترح كونًا محدودًا حيث تتلاشى النجوم في النهاية.

أصبح الصدام بين سماء الليل والكون اللامتناهي معروفًا باسم مفارقة أولبر ، التي سميت على اسم هاينريش أولبر ، عالم الفلك الذي أشاعها في عام 1826. جاءت نسخة مبكرة من الحل الحديث ، لجميع الناس ، من الشاعر إدغار آلان بو. نحن نعيش الليل ، كما تكهن في قصيدته النثرية يوريكا عام 1848 ، لأن الكون ليس أبديًا. كانت هناك بداية ، ولم يمض وقت كافٍ منذ ذلك الحين حتى تضيء النجوم السماء بالكامل.


تعرف على BOSS ، أكبر هيكل في الكون (حتى الآن)

اللغة الإنجليزية لها بعض القيود. إحدى هذه المشاكل هي وصف الحجم & # 8212 كلمة مثل كبير ، ضخم وهائل & # 160don & # 8217t يقترب من وصف الأشياء التي يكتشفها علماء الفلك في الفضاء السحيق. بالتأكيد لا توجد كلمات لوصف اكتشافهم الأخير ، الذي يُطلق عليه اسم BOSS Great Wall ، وهو عبارة عن عنقود مجرات فائق يمتد على أكثر من مليار سنة ضوئية ، مما يجعله أكبر بنية تمت ملاحظتها في الكون حتى الآن.

تم تسمية BOSS & # 160 على & # 160Baryon Oscillation Spectroscopic Survey & # 8212an الجهد الدولي لرسم خرائط المجرات والكوازارات في الكون المبكر & # 8212 وهو يشبه الحزام الكوني. 160 في أربع مجموعات عملاقة ، متصلة بواسطة خيوط ضخمة من الغاز الساخن ، وتقارير # 160Joshua & # 160Sokol & # 160 لـ & # 160 New Scientist. & # 160 هذا يخلق & # 160a بنية ملتوية تشبه قرص العسل الكوني.

يكتب: "على المقاييس الكبرى ، يشبه الكون شبكة كونية من المادة تحيط بالفراغات الفارغة & # 8211 وهذه الجدران هي أثخن الخيوط".

يتربص بـ 4.5 إلى 6.5 مليار سنة ضوئية ، يمتلك BOSS & # 160 كتلة تقدر بـ & # 160 كتلة أكبر بـ 10000 مرة من مجرتنا درب التبانة و & # 160 مؤخرًا & # 160 وصف الاكتشاف & # 160 في & # 160 جريدة & # 160علم الفلك والفيزياء الفلكية. 

توضح Sky News أن BOSS أكبر بمقدار الثلثين من حامل الرقم القياسي السابق ، سلون جريت وول ، الذي تم اكتشافه في عام 2003. كما أنه يقزم كلاً من جدار CfA2 الذي تم اكتشافه في عام 1989 ومجموعة Laniakea العملاقة & # 8212 الحي حيث توجد درب التبانة الخاصة بنا . & # 160

ليس الجميع مقتنعًا بأن BOSS هو الأكبر حقًا. & # 8220 أنا لا أفهم تمامًا سبب ربط كل هذه الميزات معًا لتسميتها بنية واحدة ، & # 8221 أليسون كويل من جامعة كاليفورنيا في سان دييغو لـ New Scientist. & # 8220 من الواضح أن هناك مكامن الخلل والانحناءات في هذا الهيكل التي لا توجد & # 8217t ، على سبيل المثال ، في سلون جريت وول. & # 8221

لكن ليس حجم الجدار هو المهم حقًا. تساعد العناقيد الفائقة والجدران الكونية مثل BOSS و Sloan الباحثين على نمذجة فيزياء الانفجار العظيم ورسم خريطة لشكل الكون. وإذا استمرت وتيرة البحث ، فمن غير المحتمل أن يحتفظ BOSS بمكتب الزاوية لفترة طويلة جدًا.

حول جيسون دالي

جيسون دالي كاتب مقيم في ماديسون بولاية ويسكونسن متخصص في التاريخ الطبيعي والعلوم والسفر والبيئة. ظهر عمله في يكتشف, العلوم الشعبية, في الخارج, مجلة الرجالوالمجلات الأخرى.


كم عمر درب التبانة؟

إذا كنت ستقيم حفلة عيد ميلاد لمجرة درب التبانة ، فكم عدد الشموع التي ستضعها على الكعكة؟ ما هو عمر درب التبانة؟ حسنًا ، على الرغم من صعوبة الإجابة عن هذا السؤال ، ففي كلتا الحالتين تقطع الكعكة إلى شرائح تحتاج إلى الكثير من الشموع. إذا كنت ستضع شمعة لكل عام تقدمت به درب التبانة ، فإنك & # 8217d تحتاج إلى ما بين 10 و 13.6 مليار شمعة. سيكون من الصعب للغاية تفجيرها دفعة واحدة.

يبلغ عمر أقدم النجوم في مجرة ​​درب التبانة 13.4 مليار سنة ، أي تزيد أو تقل عن 800 مليون سنة. هذا قريب إلى حد ما من عمر الكون (الذي يحوم حول 13.7 مليار سنة). من خلال قياس عمر هذه النجوم ، ثم حساب الفترة الفاصلة بين تكوينها وموت الجيل السابق من النجوم ، يمكننا الوصول إلى عمر تقريبي لمجرة درب التبانة يبلغ 13.6 مليار سنة. هنا & # 8217s مقال جيد حول كيفية عمل هذه العملية.

يتم تحديد عمر درب التبانة عن طريق قياس كمية البريليوم الموجودة في بعض أقدم النجوم المعروفة في مجرة ​​درب التبانة. كان كل من الهيدروجين والهيليوم والليثيوم موجودًا بعد الانفجار العظيم مباشرةً ، بينما يتم إنتاج العناصر الأثقل في الأجزاء الداخلية للنجوم وتشتت عبر المستعرات الأعظمية. لكن البريليوم -9 ينتج عن اصطدام الأشعة الكونية بعناصر أثقل.

نظرًا لأن البريليوم يتشكل بهذه الطريقة ، وليس في المستعرات الأعظمية ، فإنه يمكن أن يكون بمثابة & # 8220cosmic clock & # 8221 من نوع ما. كلما طالت المدة بين النجوم الأولى التي خلقت عناصر أثقل والنجوم التي تكون عناقيد كروية في أوائل مجرة ​​درب التبانة ، يجب أن يكون هناك المزيد من البريليوم من التعرض للأشعة الكونية المجرية. من خلال قياس محتوى البريليوم لأقدم النجوم في مجرة ​​درب التبانة ، يمكن تقريب عمر درب التبانة.

تشبه هذه الطريقة استخدام التحلل الإشعاعي للكربون 14 على الأرض لتحديد عمر الحفريات. يعطي الانحلال الإشعاعي لليورانيوم 238 والثوريوم -232 عمرًا لمجرة درب التبانة مشابهًا لعمر قياس وفرة البريليوم.

إن عمر مجرة ​​درب التبانة سؤال صعب الإجابة عليه ، لأنه يمكننا القول أن أقدم النجوم عمرها 13.4 مليار سنة ، لكن المجرة كما نعرفها اليوم لا يزال يتعين عليها أن تتشكل من عناقيد كروية ومجرات إهليلجية قزمة في رقصة الجاذبية الأنيقة. إذا كنت ترغب في تحديد عمر درب التبانة على أنه تشكل القرص المجري ، فإن مجرتنا ستكون أصغر بكثير. لا يُعتقد أن قرص المجرة قد تشكل حتى حوالي 10 & # 8211 قبل 12 مليار سنة.

هنا & # 8217s مقال عن كيفية تشكل الانتفاخ في مجرة ​​درب التبانة قبل البقية. أيضًا ، سجلنا & # 8217ve عرضًا كل شيء عن درب التبانة على Astronomy Cast.


احفظ البنغول

تعد البنغول واحدة من أكثر الحيوانات إثارة للاهتمام في العالم. هم الثدييات الوحيدة التي يتم تغطيتها من الرأس إلى الذيل في المقاييس. نظرًا لعدم وجود أسنان لديهم ، فإنهم سوف يأكلون الأحجار عمداً (ويقضمون قشورهم) لتفتيت الطعام في بطونهم. عندما يتدحرجون إلى موقع دفاعي ، يمكن لمقاييسهم أن تصمد أمام فكي أسد أو نمر ، ويمكنهم ، مثل الظربان ، إطلاق سائل نتن لردع أي مفترس محتمل.

لسوء الحظ ، فإن بعض الأنواع على وشك الانقراض. التعليم والتوعية من الجوانب الهامة لحمايتهم.

إن الطب الصيني التقليدي بعيد كل البعد عن كونه حكمة قديمة غريبة. بدلاً من ذلك ، إنها سوق سوداء بمليارات الدولارات تعذب الدببة وجلود البانجولين. إنه عامل رئيسي يقود لانقراض بعض الأنواع. إن معرفة ذلك يمنحنا القدرة والأدوات التي يمكننا من خلالها إيقافه. عمليات إنفاذ القانون ومكافحة الاتجار غير كافية. يجب علينا معالجة الأسباب الجذرية للاتجار في البنغول.

جوني طومسون يدرّس الفلسفة في أكسفورد. يدير حسابًا شهيرًا على Instagram يسمى Mini Philosophy (philosophyminis). كتابه الأول هو فلسفة صغيرة: كتاب صغير للأفكار الكبيرة.


تكشف أقدم الأضواء في الكون أن عمر الكون يقارب 14 مليار سنة

ITHACA، NY & # 8212 ما هي المدة التي مرت منذ بداية الزمن؟ قد يبدو الأمر وكأنه سؤال سخيف ليس له إجابة ، لكن باحثين من جامعة كورنيل يقولون إن عمليات المسح التي قاموا بها للفضاء قد أكدت التقديرات السابقة حول عمر الكون. توصلت دراستهم إلى أن الكون يقترب من مرحلة فارقة كبيرة ، حيث يقترب من عيد ميلاده الـ14 مليارًا.

تشير البيانات المأخوذة من المرصد في صحراء أتاكاما في تشيلي ، جنبًا إلى جنب مع بعض الهندسة الكونية ، إلى أن عمر الكون يبلغ 13.77 مليار سنة & # 8212 زائد أو ناقص حوالي 40 مليون سنة. كما تدعم النتائج دراسة أخرى للقمر الصناعي بلانك التابع لوكالة الفضاء الأوروبية. قام ذلك بقياس بقايا الانفجار العظيم بين عامي 2009 و 2013.

التحليل الجديد ، الذي يجمع البيانات من تلسكوب أتاكاما لعلم الكونيات التابع لمؤسسة العلوم الوطنية ، يبحث أيضًا في أقدم مصادر الضوء في الكون. تطابق النتائج نموذجًا قياسيًا يستخدمه علماء الفلك في الكون أيضًا.

إحدى الدراسات التي لم يصطف معها التقرير الجديد & # 8217t هي دراسة عام 2019 تبحث في حركة المجرات. يؤكد فريق الباحثين هذا أن الكون أصغر بمئات الملايين من السنين مما يعتقده علماء الفلك في كورنيل.

يقول المؤلف الأول للدراسة سيمون أيولا ، الباحث في مركز الفيزياء الفلكية الحاسوبية التابع لمعهد فلاتيرون ، في بيان جامعي: "لقد توصلنا الآن إلى إجابة يتفق عليها بلانك و ACT". "إنه يتحدث عن حقيقة أن هذه القياسات الصعبة موثوقة."

كيف يساعد هابل في تسليط الضوء على عمر الكون

يقول الباحثون إن معرفة عمر الكون يكشف أيضًا عن مدى سرعته في التوسع. منذ لحظة الانفجار العظيم ، يعتقد العلماء أن كوننا يتمدد للخارج من مركز ذلك الانفجار العظيم. سرعة تلك الحركة تسمى ثابت هابل.

تشير الملاحظات الجديدة التي أجرتها دراسة ACT إلى أن ثابت هابل يبلغ 67.6 كيلومترًا في الثانية لكل ميجا فرسخ. هذا يعني أن جسمًا يطفو في الفضاء على بعد ميغا فرسك واحد (3.26 مليون سنة ضوئية) من الأرض يتحرك بعيدًا عن كوكبنا بسرعة 67.6 كيلومترًا في الثانية. تتوافق هذه القياسات تمامًا مع قراءات فريق بلانك الأقمار الصناعية ، الذي سجل ثابت هابل بمعدل 67.4 كيلومترًا في الثانية لكل ميجا فرسخ.

ومع ذلك ، تشير دراسة عام 2019 إلى أن ثابت هابل هو 74 كيلومترًا في الثانية لكل ميجا فرسخ. إذا كان هذا صحيحًا ، فهذا يعني أن الأجسام تنجرف عبر الفضاء بسرعة أعلى وتستغرق وقتًا أقل للوصول إلى هناك منذ الانفجار العظيم.

يقول المؤلف الرئيسي ستيف تشوي ، وهو زميل ما بعد الدكتوراه في NSF والفيزياء الفلكية في مركز كورنيل للفيزياء الفلكية وعلوم الكواكب: "لم يكن لدي تفضيل معين لأي قيمة محددة - كانت ستكون مثيرة للاهتمام بطريقة أو بأخرى". "وجدنا معدل توسع مناسب لتقدير فريق بلانك للأقمار الصناعية. يمنحنا هذا مزيدًا من الثقة في قياسات أقدم ضوء في الكون ".

هل يفتقد علماء الفلك شيئًا ما في الفضاء؟

على الرغم من أن تشوي وفريقه واثقون من أنهم اكتشفوا العمر المناسب للكون ، فإن الاختلاف في القياسات يجعلهم يعتقدون أنهم قد لا يكون لديهم الصورة الكاملة للكون. إحدى نقاط الخلاف الكبيرة هي الاختلافات بين أخذ القياسات المحلية والقياسات البعيدة للمساحة.

"يشير التوتر المتزايد بين هذه القياسات البعيدة مقابل المحلية لثابت هابل إلى أننا قد نكون على وشك اكتشاف جديد في علم الكونيات يمكن أن يغير فهمنا لكيفية عمل الكون. كما يسلط الضوء أيضًا على أهمية تحسين قياساتنا لـ CMB (الخلفية الكونية الميكروية) باستخدام ACT بالإضافة إلى مرصد Simons المستقبلي ومشروعات CCAT-prime التي نبنيها الآن "، كما يقول المؤلف المشارك مايكل نيماك.


عمر الكون مقابل محتوياته - علم الفلك

يشير مصطلح "التطور" عادة إلى التطور البيولوجي للكائنات الحية. لكن العمليات التي تتشكل بها الكواكب والنجوم والمجرات والكون وتتغير بمرور الوقت هي أيضًا أنواع من "التطور". في جميع هذه الحالات ، هناك تغيير بمرور الوقت ، على الرغم من اختلاف العمليات المعنية تمامًا.

في أواخر عشرينيات القرن الماضي ، قام عالم الفلك الأمريكي إدوين هابل باكتشاف مثير للاهتمام ومهم للغاية. قدم هابل ملاحظات فسرها على أنها تظهر انحسار النجوم والمجرات البعيدة عن الأرض في كل اتجاه. علاوة على ذلك ، تزداد سرعات الركود بما يتناسب مع المسافة ، وهو اكتشاف تم تأكيده من خلال قياسات عديدة ومتكررة منذ زمن هابل. المعنى الضمني لهذه النتائج هو أن الكون يتوسع.

تؤدي فرضية هابل عن توسع الكون إلى استنتاجات معينة. إحداها أن الكون كان أكثر كثافة في وقت سابق. من هذا الاستنتاج جاء اقتراح مفاده أن كل المادة والطاقة المرصودة حاليًا في الكون تم تكثيفها في البداية في كتلة صغيرة جدًا وساخنة إلى ما لا نهاية. أدى الانفجار الهائل ، المعروف باسم الانفجار العظيم ، إلى تمدد المادة والطاقة في جميع الاتجاهات.

أدت فرضية الانفجار العظيم هذه إلى مزيد من الاستنتاجات القابلة للاختبار. أحد هذه الاستنتاجات هو أن درجة الحرارة في الفضاء السحيق اليوم يجب أن تكون عدة درجات فوق الصفر المطلق. أظهرت الملاحظات أن هذا الاستنتاج صحيح. في الواقع ، أكد القمر الصناعي المستكشف للخلفية الكونية الميكروية (COBE) الذي تم إطلاقه في عام 1991 أن مجال إشعاع الخلفية لديه بالضبط الطيف الذي تنبأ به أصل الانفجار العظيم للكون.

مع توسع الكون ، وفقًا للفهم العلمي الحالي ، تجمعت المادة في السحب التي بدأت تتكثف وتدور ، لتشكل أسلاف المجرات. داخل المجرات ، بما في ذلك مجرتنا درب التبانة ، تسببت التغيرات في الضغط في تشكل الغاز والغبار غيومًا مميزة. في بعض هذه السحب ، حيث توجد كتلة كافية والقوى المناسبة ، تسبب الجاذبية في انهيار السحابة. إذا تم ضغط كتلة المادة في السحابة بشكل كافٍ ، تبدأ التفاعلات النووية ويولد نجم.

تشكلت نسبة معينة من النجوم ، بما في ذلك شمسنا ، في منتصف قرص دوار من مادة مسطحة. في حالة شمسنا ، تصادم الغاز والغبار داخل هذا القرص وتجمعوا في حبيبات صغيرة ، وتشكلت الحبيبات في أجسام أكبر تسمى الكواكب الصغيرة ("الكواكب الصغيرة جدًا") ، والتي وصل قطر بعضها إلى عدة مئات من الكيلومترات. في مراحل متتالية ، اندمجت هذه الكواكب الصغيرة في الكواكب التسعة وأقمارها العديدة. كانت الكواكب الصخرية ، بما في ذلك الأرض ، بالقرب من الشمس ، وكانت الكواكب الغازية في مدارات بعيدة.

يمكن تقدير أعمار الكون ومجرتنا والنظام الشمسي والأرض باستخدام الأساليب العلمية الحديثة. يمكن اشتقاق عمر الكون من العلاقة المرصودة بين سرعات المجرات والمسافات التي تفصلها. يمكن قياس سرعات المجرات البعيدة بدقة شديدة ، لكن قياس المسافات غير مؤكد بدرجة أكبر. على مدى العقود القليلة الماضية ، أدت قياسات تمدد هابل إلى أعمار مقدرة للكون تتراوح بين 7 مليارات و 20 مليار سنة ، مع أحدث القياسات وأفضلها في حدود 10 مليارات إلى 15 مليار سنة.

تم حساب عمر مجرة ​​درب التبانة بطريقتين. يتضمن أحدهما دراسة المراحل المرصودة لتطور النجوم ذات الأحجام المختلفة في العناقيد الكروية. تحدث العناقيد الكروية في هالة خافتة تحيط بمركز المجرة ، حيث تحتوي كل عنقود على ما بين مائة ألف إلى مليون نجم. تشير الكميات المنخفضة جدًا من العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم في هذه النجوم إلى أنه يجب أن تكون قد تشكلت في وقت مبكر من تاريخ المجرة ، قبل تكوين كميات كبيرة من العناصر الثقيلة داخل الأجيال الأولى من النجوم ثم توزيعها لاحقًا في الوسط بين النجمي من خلال انفجارات المستعر الأعظم (الانفجار العظيم نفسه خلق ذرات الهيدروجين والهيليوم بشكل أساسي). تقع تقديرات أعمار النجوم في العناقيد الكروية في حدود 11 مليار إلى 16 مليار سنة.

تعتمد الطريقة الثانية لتقدير عمر مجرتنا على الوفرة الحالية للعديد من العناصر المشعة طويلة العمر في النظام الشمسي. يتم تحديد وفرتها من خلال معدلات إنتاجها وتوزيعها من خلال انفجار سوبر نوفا. وفقًا لهذه الحسابات ، يتراوح عمر مجرتنا بين 9 مليارات و 16 مليار سنة. وبالتالي ، فإن كلا الطريقتين لتقدير عمر مجرة ​​درب التبانة يتفقان مع بعضهما البعض ، كما أنهما يتفقان مع التقدير المشتق بشكل مستقل لعمر الكون.

توفر العناصر المشعة التي تحدث بشكل طبيعي في الصخور والمعادن أيضًا وسيلة لتقدير عمر النظام الشمسي والأرض. العديد من هذه العناصر تتحلل بنصف عمر يتراوح بين 700 مليون وأكثر من 100 مليار سنة (نصف عمر العنصر هو الوقت الذي يستغرقه نصف العنصر ليتحلل إشعاعيًا إلى عنصر آخر). باستخدام أدوات حفظ الوقت هذه ، يُحسب أن النيازك ، وهي أجزاء من كويكبات ، تكونت منذ ما بين 4.53 مليار و 4.58 مليار سنة (الكويكبات عبارة عن "كواكب" صغيرة تدور حول الشمس وهي من بقايا السديم الشمسي الذي أدى إلى ظهور الشمس والكواكب). تم تطبيق نفس أدوات حفظ الوقت الإشعاعية المطبقة على أقدم ثلاث عينات قمرية أعادها رواد فضاء أبولو إلى الأرض ، والتي تتراوح أعمارها بين 4.4 مليار و 4.5 مليار سنة ، مما يوفر الحد الأدنى من التقديرات للوقت منذ تشكل القمر.

توجد أقدم الصخور المعروفة على الأرض في شمال غرب كندا (3.96 مليار سنة) ، ولكن توجد صخور مدروسة جيدًا تقارب أقدمها في أجزاء أخرى من العالم. في غرب أستراليا ، تعود أعمار بلورات الزركون المغطاة بالصخور الأصغر سنًا إلى 4.3 مليار سنة ، مما يجعل هذه البلورات الصغيرة أقدم المواد الموجودة على الأرض حتى الآن.

يتم الحصول على أفضل التقديرات لعمر الأرض من خلال حساب الوقت اللازم لتطوير نظائر الرصاص المرصودة في أقدم خامات الرصاص على الأرض. هذه التقديرات تعطي 4.54 مليار سنة كعمر الأرض والنيازك ، وبالتالي عمر النظام الشمسي.

لا يمكن تأريخ أصول الحياة بدقة ، ولكن هناك أدلة على أن كائنات شبيهة بالبكتيريا عاشت على الأرض منذ 3.5 مليار سنة ، وربما كانت موجودة قبل ذلك ، عندما تشكلت أول قشرة صلبة ، منذ ما يقرب من 4 مليارات سنة. يجب أن تكون هذه الكائنات الحية المبكرة أبسط من الكائنات الحية التي تعيش اليوم. علاوة على ذلك ، قبل الكائنات الحية الأولى يجب أن تكون هناك هياكل لا يمكن للمرء أن يسميها "حية" ولكنها الآن مكونات للكائنات الحية. اليوم ، تخزن جميع الكائنات الحية المعلومات الوراثية وتنقلها باستخدام نوعين من الجزيئات: DNA و RNA. يتكون كل من هذه الجزيئات بدوره من أربعة أنواع من الوحدات الفرعية المعروفة باسم النيوكليوتيدات. تسلسل النيوكليوتيدات في أطوال معينة من DNA أو RNA ، والمعروفة باسم الجينات ، توجه بناء الجزيئات المعروفة باسم البروتينات ، والتي بدورها تحفز التفاعلات الكيميائية الحيوية ، وتوفر المكونات الهيكلية للكائنات الحية ، وتؤدي العديد من الوظائف الأخرى التي تعتمد عليها الحياة. تتكون البروتينات من سلاسل من الوحدات الفرعية المعروفة باسم الأحماض الأمينية. وبالتالي فإن تسلسل النيوكليوتيدات في الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) يحدد تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات ، وهذه آلية مركزية في كل البيولوجيا.

أدت التجارب التي أجريت في ظل ظروف تهدف إلى تشابه تلك الموجودة على الأرض البدائية إلى إنتاج بعض المكونات الكيميائية للبروتينات والحمض النووي والحمض النووي الريبي. تم اكتشاف بعض هذه الجزيئات أيضًا في النيازك من الفضاء الخارجي وفي الفضاء بين النجوم بواسطة علماء الفلك باستخدام التلسكوبات الراديوية. خلص العلماء إلى أن "اللبنات الأساسية للحياة" كان من الممكن أن تكون متاحة في وقت مبكر من تاريخ الأرض.

تم افتتاح طريق بحث جديد مهم باكتشاف أن جزيئات معينة من الحمض النووي الريبي ، تسمى الريبوزيمات ، يمكن أن تعمل كمحفزات في الخلايا الحديثة. كان يُعتقد سابقًا أن البروتينات فقط هي التي يمكن أن تعمل كمحفزات مطلوبة للقيام بوظائف كيميائية حيوية محددة. وهكذا ، في عالم البريبايوتك المبكر ، كان من الممكن أن تكون جزيئات الحمض النووي الريبي "تحفيزًا ذاتيًا" - أي أنه كان من الممكن تكرار نفسها قبل وجود أي محفزات بروتينية (تسمى الإنزيمات). تُظهر التجارب المعملية أن تكرار جزيئات الحمض النووي الريبي التحفيزي الذاتي يخضع لتغيرات عفوية وأن المتغيرات من جزيئات الحمض النووي الريبي ذات النشاط التحفيزي الأكبر تسود في بيئاتها. يفضل بعض العلماء الفرضية القائلة بأنه كان هناك "عالم RNA" مبكر ، وهم يختبرون نماذج تقود من RNA إلى تخليق DNA وجزيئات بروتينية بسيطة. في نهاية المطاف ، كان من الممكن أن تصبح تجمعات الجزيئات هذه معبأة داخل أغشية ، وبالتالي تشكل "خلايا أولية" - إصدارات مبكرة من خلايا بسيطة جدًا.

بالنسبة لأولئك الذين يدرسون أصل الحياة ، لم يعد السؤال هو ما إذا كانت الحياة قد نشأت عن طريق العمليات الكيميائية التي تنطوي على مكونات غير بيولوجية. وبدلاً من ذلك ، أصبح السؤال هو أي من المسارات العديدة يمكن اتباعها لإنتاج الخلايا الأولى.

هل سنتمكن يومًا من تحديد مسار التطور الكيميائي الذي نجح في بدء الحياة على الأرض؟ يصمم العلماء تجارب ويتكهنون بالكيفية التي كان من الممكن أن توفر بها الأرض في وقت مبكر موقعًا مضيافًا لفصل الجزيئات في الوحدات التي ربما كانت الأنظمة الحية الأولى. تتضمن التكهنات الأخيرة احتمال ظهور الخلايا الحية الأولى على سطح المريخ ، وبذر الأرض عبر العديد من النيازك المعروف أنها تنتقل من المريخ إلى كوكبنا.

بالطبع ، حتى لو تم صنع خلية حية في المختبر ، فلن يثبت ذلك أن الطبيعة اتبعت نفس المسار منذ بلايين السنين. لكن مهمة العلم هي تقديم تفسيرات طبيعية معقولة للظواهر الطبيعية. تعد دراسة أصل الحياة مجال بحث نشط للغاية يتم فيه إحراز تقدم مهم ، على الرغم من الإجماع بين العلماء على أنه لم يتم تأكيد أي من الفرضيات الحالية حتى الآن. يُظهر تاريخ العلم أن المشكلات التي تبدو مستعصية على الحل مثل هذه المشكلة قد تصبح قابلة للحل لاحقًا ، نتيجة للتقدم في النظرية أو الأجهزة أو اكتشاف حقائق جديدة.

وجهات نظر الخلقية حول أصل الكون والأرض والحياة

يعتقد العديد من المتدينين ، بما في ذلك العديد من العلماء ، أن الله خلق الكون والعمليات المختلفة التي تقود التطور الفيزيائي والبيولوجي وأن هذه العمليات أدت بعد ذلك إلى خلق المجرات ونظامنا الشمسي والحياة على الأرض. هذا الاعتقاد ، الذي يطلق عليه أحيانًا "التطور الإيماني" ، لا يتعارض مع التفسيرات العلمية للتطور. في الواقع ، إنه يعكس الطابع الرائع والملهم للكون المادي الذي كشف عنه علم الكونيات وعلم الأحافير والبيولوجيا الجزيئية والعديد من التخصصات العلمية الأخرى.

دعاة "علم الخلق" لديهم مجموعة متنوعة من وجهات النظر. يدعي البعض أن الأرض والكون شابان نسبيًا ، ربما يتراوح عمرهما بين 6000 و 10000 سنة فقط. يعتقد هؤلاء الأفراد غالبًا أن الشكل المادي الحالي للأرض يمكن تفسيره بـ "الكارثة" ، بما في ذلك الفيضانات في جميع أنحاء العالم ، وأن جميع الكائنات الحية (بما في ذلك البشر) قد تم إنشاؤها بأعجوبة ، بشكل أساسي في الأشكال التي نجدها الآن.

يرغب دعاة علم الخلق الآخرون في قبول فكرة أن الأرض والكواكب والنجوم قد تكون موجودة منذ ملايين السنين. لكنهم يجادلون بأن الأنواع المختلفة من الكائنات الحية ، وخاصة البشر ، لا يمكن أن تظهر إلا من خلال تدخل خارق للطبيعة ، لأنها تظهر "تصميمًا ذكيًا".

In this booklet, both these "Young Earth" and "Old Earth" views are referred to as "creationism" or "special creation."

There are no valid scientific data or calculations to substantiate the belief that Earth was created just a few thousand years ago. This document has summarized the vast amount of evidence for the great age of the universe, our galaxy, the solar system, and Earth from astronomy, astrophysics, nuclear physics, geology, geochemistry, and geophysics. Independent scientific methods consistently give an age for Earth and the solar system of about 5 billion years, and an age for our galaxy and the universe that is two to three times greater. These conclusions make the origin of the universe as a whole intelligible, lend coherence to many different branches of science, and form the core conclusions of a remarkable body of knowledge about the origins and behavior of the physical world.

Nor is there any evidence that the entire geological record, with its orderly succession of fossils, is the product of a single universal flood that occurred a few thousand years ago, lasted a little longer than a year, and covered the highest mountains to a depth of several meters. On the contrary, intertidal and terrestrial deposits demonstrate that at no recorded time in the past has the entire planet been under water. Moreover, a universal flood of sufficient magnitude to form the sedimentary rocks seen today, which together are many kilometers thick, would require a volume of water far greater than has ever existed on and in Earth, at least since the formation of the first known solid crust about 4 billion years ago. The belief that Earth's sediments, with their fossils, were deposited in an orderly sequence in a year's time defies all geological observations and physical principles concerning sedimentation rates and possible quantities of suspended solid matter.

Geologists have constructed a detailed history of sediment deposition that links particular bodies of rock in the crust of Earth to particular environments and processes. If petroleum geologists could find more oil and gas by interpreting the record of sedimentary rocks as having resulted from a single flood, they would certainly favor the idea of such a flood, but they do not. Instead, these practical workers agree with academic geologists about the nature of depositional environments and geological time. Petroleum geologists have been pioneers in the recognition of fossil deposits that were formed over millions of years in such environments as meandering rivers, deltas, sandy barrier beaches, and coral reefs.

The example of petroleum geology demonstrates one of the great strengths of science. By using knowledge of the natural world to predict the consequences of our actions, science makes it possible to solve problems and create opportunities using technology. The detailed knowledge required to sustain our civilization could only have been derived through scientific investigation.


New view of old light adds twist to debate over universe’s age

A portion of a new picture of the oldest light in the universe, aka the cosmic microwave background. This part covers a section of the sky 50 times the moon’s width, representing a region of space 20 billion light-years across. Image via Atacama Cosmology Telescope/ ACT Collaboration/ Simons Foundation.

From a mountain high in Chile’s Atacama Desert, astronomers with the National Science Foundation’s Atacama Cosmology Telescope (ACT) have taken a fresh look at the oldest light in the universe [otherwise known as the cosmic microwave background]. Their new observations plus a bit of cosmic geometry suggest that the universe is 13.77 billion years old, give or take 40 million years.

The new estimate matches the one provided by the standard model of the universe and measurements of the same light made by the Planck satellite. This adds a fresh twist to an ongoing debate in the astrophysics community, said Simone Aiola, first author of one of two new papers on the findings posted to arXiv.org.

In 2019, a research team measuring the movements of galaxies calculated that the universe is hundreds of millions of years younger than the Planck team predicted. That discrepancy suggested that a new model for the universe might be needed and sparked concerns that one of the sets of measurements might be incorrect. Aiola, a researcher at the Flatiron Institute’s Center for Computational Astrophysics in New York City, commented:

Now we’ve come up with an answer where Planck and ACT agree. It speaks to the fact that these difficult measurements are reliable.

The age of the universe also reveals how fast the cosmos is expanding, a number quantified by the Hubble constant. The new measurements from the Atacama Cosmology Telescope suggest a Hubble constant of 67.6 kilometers per second per megaparsec. That means an object 1 megaparsec (around 3.26 million light-years) from Earth is moving away from us at 67.6 kilometers per second due to the expansion of the universe. This result agrees almost exactly with the previous estimate of 67.4 kilometers per second per megaparsec by the Planck satellite team, but it’s slower than the 74 kilometers per second per megaparsec inferred from the measurements of galaxies.

The Atacama Cosmology Telescope. Using new measurements from this telescope of the cosmic microwave background, scientists have refined calculations of the universe’s age. Image via Debra Kellner/ Simons Foundation.

Steve Choi of Cornell University, first author of the other paper posted to arXiv.org, said:

I didn’t have a particular preference for any specific value. It was going to be interesting one way or another. We find an expansion rate that is right on the estimate by the Planck satellite team. This gives us more confidence in measurements of the universe’s oldest light.

The close agreement between the ACT and Planck results and the standard cosmological model is bittersweet, Aiola said:

It’s good to know that our model right now is robust, but it would have been nice to see a hint of something new.

Still, the disagreement with the 2019 study of the motions of galaxies maintains the possibility that unknown physics may be at play, he said.

Like the Planck satellite, ACT peers at the afterglow of the Big Bang. This light, known as the cosmic microwave background, marks a time 380,000 years after the universe’s birth when protons and electrons joined to form the first atoms. Before that time, the cosmos was opaque to light.

If scientists can estimate how far light from the cosmic microwave background traveled to reach Earth, they can calculate the universe’s age. That’s easier said than done, though. Judging cosmic distances from Earth is hard. So instead, scientists measure the angle in the sky between two distant objects, with Earth and the two objects forming a cosmic triangle. If scientists also know the physical separation between those objects, they can use high school geometry to estimate the distance of the objects from Earth.

Subtle variations in the glow of the cosmic microwave background offer anchor points to form the other two vertices of the triangle. Those variations in temperature and polarization resulted from quantum fluctuations in the early universe that got amplified by the expanding universe into regions of varying density. (The denser patches would go on to form galaxy clusters.) Scientists have a strong enough understanding of the universe’s early years to know that these variations in the cosmic microwave background should typically be spaced out every billion light-years for temperature and half that for polarization. (For scale, our Milky Way galaxy is about 200,000 light-years in diameter.)

ACT measured the cosmic microwave background fluctuations with unprecedented resolution, taking a closer look at the polarization of the light. Suzanne Staggs, ACT’s principal investigator and the Henry deWolf Smyth Professor of Physics at Princeton University, said:

The Planck satellite measured the same light, but by measuring its polarization in higher fidelity, the new picture from ACT reveals more of the oldest patterns we’ve ever seen.

As ACT continues making observations, astronomers will have an even clearer picture of the cosmic microwave background and a more exact idea of how long ago the cosmos began. The ACT team will also scour those observations for signs of physics that doesn’t fit the standard cosmological model. Such strange physics could resolve the disagreement between the predictions of the age and expansion rate of the universe arising from the measurements of the cosmic microwave background and the motions of galaxies. Mark Devlin, ACT’s deputy director and the Reese W. Flower Professor of Astronomy and Astrophysics at the University of Pennsylvania, said:

We’re continuing to observe half the sky from Chile with our telescope. As the precision of both techniques increases, the pressure to resolve the conflict will only grow.

Bottom line: Astronomers have taken a fresh look at the oldest light in the universe, otherwise known as the cosmic microwave background. Their new observations suggest that the universe is 13.77 billion years old, give or take 40 million years.


شاهد الفيديو: الانفجار العظيم. . الثواني الأولي في عمر الكون (ديسمبر 2022).