معلومات متنوعة حول “الكون”

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكون علوم الأرض والجيولوجيا

يطلق مصطلح الكون على مجموع كل المادة والطاقة الموجودة.

وإلى الآن فإن المقياس الحقيقي للكون غير معروف حتى بالنسبة للفلكيين أنفسهم. على الرغم من التطورات الكبيرة التي حدثت في معدات وأساليب وتقنيات الملاحظة.

وإذا كان كوكب الأرض يبدو كبيراً للإنسان. فإنه يعتبر صغيراً إذا قورن بالشمس التي تعد واحدة فقط من ملايين النجوم التي تحفل بها مجرة درب التبانة (MILKY Way Calaxy)

بل إن هذه المجرة تعتبر صغيرة جداً بالمقارنة مع المجاميع التي تضم الآلاف من مثل هذه المجرة والتي تعمر الكون وتقع خارج مدى الرؤية للفلكيين.

 

المسافة والزمن:

إن الحجم الهائل للكون والمسافات الكبيرة بين الأجرام السماوية قد أديا إلى إدخال بعض القيود الأساسية على عمليات ملاحظة المجرات البعيدة.

وأبرز هذه القيود هو السرعة المحدودة للضوء في الفضاء والتي تبلغ 300 ألف كيلو متر في الثانية، فلكي ينتقل الضوء من الشمس يحتاج إلى 8,3 دقيقة.

ولذلك يمكن أن يستخدم الزمن الذي يستغرقه رحلة الضوء كمقياس للمسافة فيقال على سبيل المثال إن بعد الشمس عن الأرض 8,3 دقيقة ضوئية.

 

وبموجب هذا القيد فإن الماضي هو الذي نراه دائماً في مشاهداتنا الفلكية لا الحاضر. فنحن نرى الشمس الآن كما لو كانت عندما غادرها الضوء منذ 8,3 دقيقة، وتكون نظرتنا إلى الماضي أكثر دلالة كلما ازدادت المسافة بيننا وبين الجرم الذي نلاحظ ضوءه.

فمثلاً تبعد أقرب مجرة كبيرة (مشابهة لمجرتنا: درب التبانة) بنحو 2×10 ⁶ سنة ضوئية (1,89×10 ¹⁹ كيلو متر).

والصورة الفوتوغرافية التي تلتقط اليوم لهذه المجرة تسجل الضوء الذي بدأ رحلته عبر الفضاء حينما بدأ الإنسان العاقل (Homo Sapiens) في الظهور لأول مرة على الأرض.

 

وتتغير معظم النجوم في بطء شديد خلال مئات أو ملايين أو حتى بلايين السنين، ولذلك فإن التخلف الزمني (Time lage) الناجم عن بعد المسافات التي تفصلها عنا ليس مشكلة فمجرة اندروميدا (Andromeda) التي تبعد عنا بنحو 2×10 ⁶ سنة ضوئية (1,89×10 ¹⁹ كيلو متر).

لم تتغير بشكل واضح خلال الفترة الزمنية التي وصل أثناءها ضوؤها إلينا، وقد تكون من بعض النجوم التي ماتت وبعضها قد تكوَّن.

علاوة على أن المجرة ككل قد دارت بنسبة 0,01 من دورتها الكاملة ومع ذلك فإنه لم يحدث تغير في البنية الكلية والمحتوى الكلي للمجرة، وذلك لأن زمن رحلة الضوء يعتبر كسراً صغيراً بالنسبة لمقياس الزمن الذي نشأت خلاله مجرة الاندروميدا.

 

وما ينطبق على الأندروميدا لا ينطبق بدوره على المجرات البعيدة جداً عنا، والتي رحل ضوؤها عبر الفضاء إلينا في زمن يبلغ جزءاً كبيراً بالنسبة لعمر الكون فمجرة تبعد عنا بمقدار 10 ¹⁰ سنة ضوئية (9,46×10 ²² كيلو متر) نراها وكأنها بالوضع الذي كانت عليه وقت أن كان العالم في منتصف عمره الحالي.

ومثل هذه المجرة يمكن أن تكون قد تغيرت بصورة معينة خلال الرحلة التي استغرقها الضوء في الوصول إلينا منها، ولذلك يمكن دراسة الكون ومجراته في عصور مبكرة ومبكرة جداً عن طريق ملاحظة أجرامه، خاصة تلك التي توجد على بعد مسافات هائلة جداً في الفضاء.

ولعل من الجلي أن حساب المسافات التي تفصلنا عن المجرات البعيدة يعتبر جزءاً هاماً من علم الفلك الحديث، لأن هذا الحساب يحدد أيضاً العمر النسبي للشيء الذي تجري دراسته.

 

وإذا لاحظنا الخطوط الطيفية للمجرات البعيدة تبين لنا أن هذه الخطوط قد أزيحت عن أطوال موجاتها العادية تجاه الجزء الأحمر للطيف ويعرف ذلك بإزاحة دوبلار (Doppler Shift) وهو ينجم عن حركة المجرات بعيداً عن درب التبانة حيث يتناسب مع معدل الإزاحة مع سرعة المجرة.

إن معظم المجرات تتحرك بعيداً عن المجرة التي تنتمي إليها مجموعتنا الشمسية. والمجرات التي يبدو ضوؤها لنا باهتاً تتحرك بسرعة أعلى.

 

وقد عزا هبل (E. P. Hubble) ذلك إلى التمدد العام للكون وأوضح هذا العالم أن ثمة علاقة بين السرعة الاتجاهية (Velocity) للمجرة v ومسافتها d:

حيث هو ثابت التناسب ويدعى ثابت هبل ويعد مقياساً لمعدل التمدد، ومن الممكن استخدام المعادلة السابقة لتحديد بعد مجرة ما عنا من خلال ملاحظة سرعتها التي تتضح في انزياح خطوطها الطيفية.

 

القاعدة الكونية:

حتى نكون قادرين على فهم ما نراه من أجرام سماوية تفصلها عن الأرض مسافات كبيرة، فإن ثمة افتراضاً يدعى القاعدة الكونية (Cosmological Principle) يجب أخذه في الاعتبار.

وهذا الافتراض ينص على أن القوانين الفيزيائية التي نستخدمها على الأرض يتم تطبيقها برمتها في أي مكان من الكون.

وبصيغة أخرى يمكن اعتبار ذلك القطاع الكوني الذي توجد فيه الأرض مثالاً لباقي القطاعات الأخرى من الكون (بمقياس المجرات والسدم.،

كما يفترض أن قوة الجاذبية والطرق التي يتم بواسطتها إنتاج الأشعة السينية هي نفسها الموجودة في الكون بأسره، بيد أنه لا يوجد حتى الآن أي أساس تجريبي لهذا الافتراض.

 

التنظيم:

على مستوى الذرات فإن الكون يتكون أساساً من الهيدروجين حيث تبلغ نسبة هذا العنصر فيه 90%، وتتجمع معظم ذرات الهيدروجين في النجوم الغازية التي تقوم كشمسنا بتحويل الهيدروجين إلى هليوم عن طريق تفاعلات الاندماج النووي (nuclear Fusion Reactiobs) التي تتم داخل أعماق هذه النجوم ذات الحرارة العالية جداً.

ويؤدي احتراق الهيدروجين في النجوم الغازية إلى تغيير تركيب العالم ببطء، وتتجمع النجوم بعضها مع بعض في مجرات فسيحة.

وتحتوي مجرة درب التبانة وحدها على   10 ¹¹ نجم وتتجمع المجرات بدورها في مجموعات تحتوي كل مجموعة منها على آلاف المجرات التي تشتمل بدورها على بلايين النجوم.

ويمكن اعتبار المجرات وربما مجموعات المجرات؛ الكتل البنائية للكون في حين يمكن أن نعتبر النجوم بمثابة الوحدات الأساسية لهذه الكتل.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]