تابش زمینه کیهانی
|
در سال 1965 ، آرنو پنزیاس (1933-) و رابرت ویلسن (1936-) کشف تابشی میکروموجی را اعلام کردند که به طور یکنواخت سرتاسر آسمان را اشغال می کرد و دمای جسم سیاه آن حدود 3/5 درجه ی کلوین بود . آن دو ، تقویت کننده ی رادیویی جدیدی را می آزمودند که گمان می رفت به طرزی استثنایی ، عاری از صدای اضافی باشد . برای چنین آزمونی چه راهی از این بهتر که رادیو طوری تنظیم شده باشد که هیچ صدایی از آن شنیده نشود ؟ آنها بعد از تلاش های بسیار در سنجش تمام چشمه های نوفه ی رادیویی اضافی ، به این نتیجه رسیدند که با پس زمینه ای فراگیر ، از تابشی در بسامد رادیویی مورد استفاده ی خود ، روبرو شده اند . پس از تبادل نظر با گروهی به سرپرستی رابرت دیک (1916-) وابسته به دانشگاه پرینستن ، روشن شد که آنها در واقع باقی مانده ی تابش ناشی از سرآغاز تشکیل عالم را شناسایی کرده اند .
با این حال نه گروه دیک و نه پنزیاس و ویلسن ، هیچ یک نمی دانستند که پیش بینی 17 سال پیش از آن تاریخ رالف آلفر (1921-) ، هانس بِته (1906-) و جورج گاموف (1904-1988) را محرز ساخته اند . با وجود این دمایی که توصیف کننده ی تابش شناسایی شده بود ، قدری با میزان پیش بینی شده تفاوت داشت . این تفاوت را می شد به حساب عوض شدن ساختار پذیرفته شده ی عالم گذاشت که در فاصله ی سال های 1948 تا 1965 به آن پی برده بودند . شناسایی این تابش و تایید دنباله ی آن در سایر بسامد ها ، بر صحت پیش بینی اساسی کیهان شناسی ، موسوم به مهبانگ (انفجار بزرگ) گواهی می داد .
انتقال به سرخ خطوط طیفی کهکشان های دور دست که 40 سال پیش از آن تاریخ ادوین هابل (1889-1953) آن را تفسیر کرده بود ، از انبساط عالم خبر می داد . یکی از تفسیرهایی که از چنین انبساطی صورت می گرفت این بود که عالم ، سر منشا دقیقی در فضا و زمان دارد . چنین عالمی در گذشته ی دور ، ساختار بسیار متفاوتی نسبا به وضیعت کنونی داشته است .
جورج گاموف و همکارانش مطرح ساخته بودند که عالم در مراحل پیشین خود به قدری داغ و چگال بوده است که بتواند واکنش های هسته ای را پیش بگیرد . در پی آن مراحل ابتدایی ، عالم در حال انبساط ، سرانجام به قدری سرد شد که هیدروژن یا ماده ی اصلی تشکیل دهنده ی آن ، برای [عبور] نور و امواج رادیویی به نسبت شفاف شد . می دانیم که این وضعیت هنگامی برای هیدروژن پیش می آید که دمای آن بین 5،000 تا 10،000 درجه ی کلوین باشد . در چنین نقطه ای از تحول عالم ، نور و ماده از یکدیگر مجزا می شوند . از آنجا که هر نقطه از عالم نسبت به هر نقطه ی دیگر عالم در حال انبساط است ، هر ناظر در عالم ، تمام کهکشان ها را در حال دور شدن از خود می بیند . هر چه فاصله ی اجرام بیشتر باشد ، سرعت دور شدن آن از یکدیگر نیز بیشتر است . در واقع سرعت آنها به طور مستقیم با فاصله شان متناسب است . و این آن چیزی است که شخص از فوران ماده از نقطه ای به خصوص در فضا و زمان می تواند انتظار داشته باشد . با این حال ، این انبساط ناشی از انبساط خود فضاست و نباید ساده انگارانه به آن ، همانند گریز کهکشان ها از یکدیگر ، در داخل فضایی مطلق نگریست ، چراکه خود فضا در حال انبساط است .
ضمن انبساط مسیر عبور نور در درون عالم کشیده تر می شود ، و نور سرخ تر و سردتر به نظر می رسد . اگر شخصی از تابشی مربوط به زمان های پیشین نمونه گیری کند ، تابش را ناشی از چشمه ای بسیار سردتر تشخیص خواهد داد . آهنگ انبساط عالم ، گمانه زنی در مورد دمای بایسته ی آن را ممکن می سازد . میزان کنونی آهنگ انبساط ، کاملا با دمای اندازه گیری شده ی فعلی که حدود 2/7 درجه ی کلوین است سازگاری دارد . صرف وجود داشتن چنین تابشی ، گواه محکمی برای تایید الگوی انبساطی عالم است که گاموف و همکارانش از آن دفاع می کردند و سرفرد هویل (1915-) آن را به طعنه ، کیهان شناسی "مهبانگ" نامیده است .
