ثابت کیهانی را چگونه اندازه می‌گیرند و چگونه از طریق آن می‌توان به سن کیهان دست یافت؟

پاسخ اختصاصی به کانوت:

دكتر اخترفيزيك با گرايش كيهان‌شناسي از آلمان، مدیر توسعه‌ي طرح رصدخانه‌ي ملی ایران

history1-1024x675

بسیاری از مفاهیم و واژه­‌های مصطلح در نجوم و کیهان‌شناسی ریشه در سنت­‌های این علم دارند. احترام به سنت­‌ها و افرادی که نامشان بر روی روابط و کمیت­‌ها گذاشته شده است باعث می‎­شود که این نام‌­ها در بسیاری از موارد حفظ شود، حتی اگر یافته­‌های جدید علمی ایجاب کنند که در انتخاب واژه‌­های متداول تجدید نظر کنیم. منظور از ثابت کیهانی، همان ثابت هابل است که نرخ انبساط عالم را در زمان حال بیان می‌کند. از آنجایی که نرخ انبساط عالم با تحول عالم در حال تغییر بوده و هست، بهتر است به جای واژه ثابت از واژه پارامتر هابل استفاده کنیم که این امکان را فراهم می‌کند، که متغیر بودن آن‌را در طول زمان بیان کنیم. بنابراین ثابت هابل برابر با پارامتر هابل است در زمان حال.

هابل دهه‌ی ۲۰ سده‌ی گذشته‌ی میلادی انبساط عالم را کشف کرد و برای دورشدن کهکشان‌ها یک قانون تجربی برقرار کرد که طبق آن سرعت دورشدن کهکشان‌ها متناسب با فاصله‌ی آن‌ها است. این رابطه قانون هابل و ضریب تناسب سرعت و فاصله ثابت هابل نام گرفت. از طرفی دیگر نور کهکشان‌هایی که از ما دور می­‌شوند به سمت طول موج­‌های بلندتر تغییر پیدا می­‌کند. چون رنگ قرمز بین نوری که با چشم دیده می‌­شود بلندترین طول موج را دارد، به این پدیده «انتقال به سرخ» می­‌گوییم. در ساده­‌ترین نگاه، یعنی بدون اینکه تحول عالم را در نظر بگیریم، انتقال به سرخ نسبت سرعت دور شدن کهکشان به سرعت نور است.

برای اندازه‌گیری ثابت هابل با استفاده از یک کهکشان باید از طرفی تغییر طول موج تابش آن‌را اندازه بگیریم تا به سرعت دورشدن آن دست پیدا کنیم و از سوی دیگر فاصله‌ی آن‌را نیز بسنجیم. روش متداول اندازه­‌گیری انتقال به سرخ، سنجش طیف کهکشان و یافتن تغییر طول موج از طریق مقایسه‌ی طیف آن با شرایط آزمایشگاهی است. یافتن فاصله به طور معمول کار دشوارتری است، چون فاصله‌ی اجرام به طور مستقیم قابل مشاهده نیست و باید از اجرامی با خواص شناخته شده استفاده کرد که به آن‌ها به اصطلاح شمع استاندارد یا خط­کش استاندارد می‌­گوییم.

ماموریت کلیدی تلسکوپ فضایی هابل که مرتبط با انتخاب نام آن نیز هست، اندازه­‌گیری ثابت هابل با استفاده از قیفاووسی­‌ها به عنوان شمع استاندارد بود. در این اندازه­‌گیری مقدار ۷۲ کیلومتر بر ساعت و مگاپارسک به دست آمد که همچنان از معتبرترین و پراستنادترین اندازه­‌گیری­‌های این کمیت است. در کنار سایر روش‌­ها، مانند استفاده از عدسی‌­های گرانشی قوی، استفاده از ابرنواخترهای نوع یک a و ترکیب روش‌­های مختلف رصدی و برازش (تطبیق) هم‌زمان پارامترهای مدل­‌های کیهان‌شناسی از رایج­‌ترین راه‌­های تعیین این کمیت هستند.

پس از اندازه­‌گیری ثابت هابل آن را در مدل‌­های رایج کیهان‌شناسی قرار می­‌دهیم که از نسبیت عام اینشتین به دست می­‌آیند. مدل کیهان‌شناسی که در حال حاضر مورد پذیرش عام قرار دارد، از حل معادله‌ه­ای که به نام فریدمن، ریاضی‌دان روسی، شناخته شده است، به دست می­‌آید. در این معادله جملاتی برای ماده تاریک و انرژی تاریک قرار می­‌دهیم و با استفاده از مقدار تقریبی  ۷۰ کیلومتر بر ساعت و مگاپارسک برای ثابت هابل در مدل  به سن  کنونی عالم، یعنی سیزده و هفت دهم میلیارد سال می‎­رسیم.

 

  • اکبری

    پاسخ خیلی خوبی بود. چند اصلاح هم علاوه بر پاسخ یاد گرفتم. متشکرم دکتر اربابی

  • سارا

    ممنون. خسته نباشید

  • با تشکر از کانوت و همچنین دکتر اربابی.
    در جایی شنیدم که دکتر بهرام مبشر و تیم تحقیقاتی‌شان،‌پارامتر هابل را حدود ۸۰ در نظر می‌گیرند، حال آنکه اکثر دانشمندان این عدد را چیزی حول و حوش ۷۲ در نظر می‌گیرند. 
    همچنین در تعیین سن کیهان، چنانچه پارامتر هابل را معکوس کنیم یعنی ۱ تقسیم بر h، عدد حاصل برابر سن کیهان می‌شود. اما در توجیه آن عده‌ای به سادگی می‌گویند که h پارامتری برای انبساط عالم است. پس اگر بخواهیم به گذشته برگردیم این عدد را معکوس می‌کنیم که خب حرفی منطقی‌ای نیست.

  • عالی است

تمام حقوق این سایت برای © 2018 پرسش و پاسخ محفوظ است. خدمتی از کانون نگارش و ترجمه کانوت
قدرت گرفته از وردپرس فارسی