لرزش جهانِ تازه متولد شده، از امواج ضربه‌ی بیگ‌بنگ

مجله علمی ایلیاد - شبیه‌سازی کیهان اولیه می‌تواند تولد میدان‌های مغناطیسی و اسرار ضدماده را توضیح دهد.

احتمالاً امواج ضربه‌ی حاصل از انفجار بزرگ، کیهان اولیه را به لرزه درآورده است. در ابتدا، ماده به شکل متراکم در جهان اولیه انباشته شد و سپس با موج ضربه‌ی بیگ‌بنگ، سریعا به شکل خوشه‌هایی متراکم در آمد، مثل شوک‌هایی که در زمان یک انفجار، امواج صوتی را ایجاد می‌کنند. اگر چه امروزه اثر این امواج ضربه برای ما نامحسوس است، ولی آنها می‌توانند چگونگی غلبه‌ی ماده بر پادماده در جهان اولیه را توضیح دهند. آنها همچنین می‌توانند منشأ میدان‌های مغناطیسی در کیهان را آشکار سازند. بالاخره روزی، آثار این امواج ضربه، در قالب «امواج گرانشی» شناسایی خواهد شد.

 

دانشمندان معتقدند که جهان اولیه دارای برآمدگی (به معنی اینکه بعضی از بخش‌های آن متراکم تر از بخش‌های دیگر) بوده است. این امواجِ چگال، که نوعی آشفتگی بودند، به عنوان عامل اولیه تشکیل ستارگان و کهکشان‌ها یاد می‌شوند. در حال حاضر، دانشمندان یک چین‌خوردگی جدید را به این تصویر اضافه کرده‌اند. وقتی امواج به سرعت تکامل پیدا می‌کنند، همانند امواجی که در نزدیکی ساحل خیز بر می‌دارند، سریع‌تر می‌شوند، تا جاییکه در نهایت ضربه‌هایی را مشابه با موج شکسته شده ایجاد می‌کنند. وقتی یک موج ضربه از منطقه‌ای در جهان عبور می‌کند، تراکم ماده، قبل از اینکه به یک تراکم پایدارتر و معمول‌تر برسد، به‌طور ناگهان تغییر می‌کند.

 

نیل توروک، کیهان‌شناسی از موسسه فیزیک نظری در واترلو کانادا می‌گوید: «تحت ساده‌ترین فرضیات در مورد ماهیت جهان، پس از انفجار بزرگ این امواج ضربه به طور اجتناب‌ناپذیری تشکیل شده‌اند». در مقاله‌ای که در ۲۱ سپتامبر در مجله بررسی مقالات فیزیک منتشر شد، توروک و یو-پن از موسسه اخترفیزیک نظری در تورنتو کانادا، محاسبات و شبیه‌سازی‌هایی را انجام دادند که نشان می‌داد، امواج ضربه ظرف کمتر از ده هزارم ثانیه، پس از بیگ بنگ به‌وجود آمده‌اند. 

 

کیورک ابازاجیان کیهان‌شناسی از دانشگاه ایروین کالیفرنیا، می‌گوید: «جالب است که هیچ کس قبلأ به این مسئله پی نبرده بود. این اثر اگر واقعاً اتفاق افتاده باشد، بسیار با اهمیت است». توروک و پن دریافتند که این امواج ضربه می‌توانستند، میدان‌های مغناطیسی را ایجاد کنند؛ یعنی این پاسخی به معمای بزرگ کیهان‌شناسی است.

 

در حالی که میدان‌های مغناطیسی در کهکشان راه شیری و بخش‌های دیگر کیهان نفوذ می‌کنند، اما دانشمندان این موضوع را نمی‌دانند که آیا این امواج درست پس از تولد جهان به وجود آمده‌اند یا مدت زیادی پس آن، یعنی زمانی که کهکشان‌ها شکل گرفته بودند، ایجاد شده‌اند. امواج ضربه می‌توانند چگونگی تشکیل این میدان‌ها را توضیح دهند. وقتی دو موج ضربه به یکدیگر برخورد می‌کنند، یک حرکت چرخشی را ایجاد می‌کنند، که در آن ذرات باردار را به حرکت در‌می‌آورند؛ این ذرات چنان حرکت چرخشی دارند، که می‌توانند میدان‌های مغناطیسی را تولید کنند. 

امواج ضربه همچنین می‌توانند چرایی تشکیل جهانِ غالباً از ماده را توضیح بدهند. انفجار بزرگ می‌بایست مقادیر برابری از ماده و پادماده را تولید کرده باشد؛ این مسئله که مقیاس‌های کیهانی چگونه به نفع ماده شکل گرفتند، هنوز توضیح داده نشده است. فرآیندهای نظری معین به نفع تولید ماده هستند، اما تصور می‌شود که این فرآیند در صورتی رخ داده است، که دمای کیهان نابرابر بوده باشد. امواج ضربه توانستند باعث جهش دما شوند و چنین فرآیندهایی را ایجاد کنند.

 

دانشمندان می‌توانند این محاسبات را با شناسایی امواج گرانشیِ ایجاد شده در زمان برخورد امواج تأیید کنند. متأسفانه، امواج گرانشی تولیدی احتمالاً به حدی کوچک هستند، که با تکنولوژی های فعلی شناسایی نمی‌شوند. اما تحت نظریات مشخصی که در آنها نوساناتِ به شدت متراکم مطرح شده است، مناطق چگال در سیاهچاله‌ها سقوط کرده‌اند و امواج گرانشیِ ضربه‌های آنها در آینده نزدیک قابل شناسایی خواهند بود. ابازاجیان می‌گوید: «اگر چیز عجیب و غریبی در کیهان اولیه وجود داشته باشد، می‌توان آنها را با تکنولوژی آینده تشخیص داد. به نظرم این مسئله حائز اهمیت است».
 

نوشته: ایمیلی کونُوِر

ترجمه: مجله علمی ایلیاد