המפץ הגדול ומקורו של הכל

איך היקום התחיל? זו שאלה שמדענים והפילוסופים שקלו בה לאורך ההיסטוריה כשהביטו בשמי הכוכבים שמעל. תפקידם של אסטרונומיה ואסטרופיזיקה לספק תשובה. עם זאת, זה לא קל להתמודד.

הברקות העיקריות הראשונות של תשובה הגיעו מהשמיים בשנת 1964. אז גילו האסטרונומים ארנו פנזיאס ורוברט וילסון אות מיקרוגל הקבור בנתונים שהם גילו כדי לחפש איתותים שהוקפצו מלווייני בלון האקו. הם הניחו בזמנו שזה פשוט רעש לא רצוי וניסו לסנן את האות.

עם זאת, מתברר שמה שהם גילו הגיע מקץ זמן קצר לאחר תחילת היקום. למרות שהם לא ידעו את זה באותה תקופה, הם גילו את זה רקע מיקרוגל קוסמי (CMB). על פי תיאוריה שנקראה המפץ הגדול, ניבאה ה- CMB, שהציעה שהיקום התחיל כנקודה חמה בצפיפות בחלל והתרחב לפתע כלפי חוץ. התגלית של השניים הייתה העדות הראשונה לאותו אירוע קדמוני.

מה התחיל את הולדת היקום? על פי הפיזיקה, היקום התפוצץ מתוך ייחודיות - מונח שפיזיקאים משתמשים בו כדי לתאר אזורי מרחב המתריסים את חוקי הפיזיקה. הם יודעים מעט מאוד על ייחודיות, אך ידוע כי אזורים כאלה קיימים בליבות של

זה לא אומר שהיקום התחיל כחור שחור. הנחה כזו תעלה את השאלה לגבי משהו שקיים לפני המפץ הגדול, שהוא די ספקולטיבי. בהגדרה, לא היה דבר לפני ההתחלה, אך עובדה זו יוצרת יותר שאלות מתשובות. למשל, אם לא היה דבר לפני המפץ הגדול, מה גרם לכך שהייחודיות נוצרה מלכתחילה? זו שאלה "גחצ'ה" שהאסטרופיסיקאים עדיין מנסים להבין.

עם זאת, ברגע שנוצרה הייחודיות (עם זאת זה קרה), לפיזיקאים יש מושג טוב מה התרחש הלאה. היקום היה במצב חם וצפוף והחל להתרחב בתהליך שנקרא אינפלציה. זה עבר מקטן מאוד וצפוף מאוד, למצב חם מאוד. ואז, הוא התקרר כשהוא מתרחב. תהליך זה מכונה כעת המפץ הגדול, מונח שטבע לראשונה סר פרד הויל במהלך שידור רדיו הבריטי (BBC) ששודר בשנת 1950.

למרות שהמונח מרמז על איזו פיצוץ, באמת לא הייתה התפרצות או מפץ. זו הייתה באמת ההתרחבות המהירה של המרחב והזמן. חשבו על זה כמו לפוצץ בלון: כשמישהו נושף אוויר פנימה, החלק החיצוני של הבלון מתרחב כלפי חוץ.

היקום המוקדם מאוד (בכל פעם כמה שברים של שנייה לאחר שהחל המפץ הגדול) לא היה מחויב לחוקי הפיזיקה כפי שאנו מכירים אותם כיום. אז איש אינו יכול לחזות בדיוק רב כיצד נראה היקום באותה תקופה. עם זאת, מדענים יש הצלחנו לבנות ייצוג משוער של התפתחות היקום.

ראשית, היקום התינוק היה בתחילה כל כך חם וצפוף שאפילו חלקיקים יסודיים כמו פרוטונים ונויטרונים לא יכלו להתקיים. במקום זאת, סוגים שונים של משנה (נקרא חומר ואנטי חומר) התנגשו יחד ויצרו אנרגיה טהורה. כאשר היקום החל להתקרר במהלך הדקות הראשונות, החלו להיווצר פרוטונים ונויטרונים. לאט לאט, פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים נפגשו זה בזה ויוצרים מימן וכמויות קטנות של הליום. במהלך מיליארדי השנים שלאחר מכן נוצרו כוכבים, כוכבי לכת וגלקסיות ליצירת היקום הנוכחי.

אז, חזרה לפנזיאס ווילסון ול- CMB. מה הם מצאו (ושעבורם הם זכו ב פרס נובל), מתואר לעתים קרובות כ"הד "של המפץ הגדול. זה הותיר אחריו חתימה בפני עצמה, ממש כמו הד שנשמע בקניון מייצג "חתימה" של הצליל המקורי. ההבדל הוא שבמקום הד נשמע, הרמז של המפץ הגדול הוא חתימת חום בכל שטח החלל. חתימה זו נחקרה ספציפית על ידי החללית Cosmic Background Explorer (COBE) והחללית בדיקת מיקרוסקופ מיקרוסקופיות של ווילקינסון (WMAP). הנתונים שלהם מספקים את העדויות הברורות ביותר לאירוע הלידה הקוסמי.

בזמן ש המפץ הגדול התיאוריה היא המודל המקובל ביותר שמסביר את מקורות היקום ונתמך על ידי כולם הראיות התצפיתיות, ישנם מודלים אחרים המשתמשים באותה ראיות כדי לספר את זה מעט שונה סיפור.

יש תיאורטיקנים הטוענים כי תיאוריית המפץ הגדול מבוססת על הנחת יסוד כוזבת - שהיקום בנוי על זמן חלל שהולך ומתרחב. הם מציעים יקום סטטי, וזה מה שחזה במקור על ידי התיאוריה של איינשטיין תורת היחסות הכללית. התיאוריה של איינשטיין שונתה רק מאוחר יותר בכדי להתאים לאופן בו נראה שהיקום מתרחב. בנוסף, הרחבה היא חלק גדול מהסיפור, במיוחד כאשר מדובר בקיום של אנרגיה שחורה. לבסוף, חישוב מחדש של מסת היקום תומך בתאוריית האירועים של המפץ הגדול.

בעוד שהבנתנו את האירועים בפועל עדיין אינה שלמה, נתוני CMB עוזרים לעצב את התיאוריות המסבירות את לידת הקוסמוס. ללא המפץ הגדול לא היו קיימים כוכבים, גלקסיות, כוכבי לכת או חיים.

• המפץ הגדול הוא השם שניתן לאירוע הלידה של היקום.
• המפץ הגדול התרחש כשמשהו בעט את התרחבות הייחודיות הזעירה, לפני 13.8 מיליארד שנה.
• אור מזמן קצר לאחר המפץ הגדול ניתן לזהות כקרינת המיקרוגל הקוסמית (CMB). הוא מייצג אור מתקופה בה היקום של היילוד הדליק כ -380,000 שנה לאחר התרחשות המפץ הגדול.

• "המפץ הגדול." נאס"א, נאס"א, www.nasa.gov/subject/6890/the-big-bang/.
• נאס"א, נאס"א, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang.
• "מקורות היקום." נשיונל גאוגרפיק, נשיונל ג'יאוגרפיק, 24 אפריל. 2017, www.nationalgeographic.com/science/space/universe/origins-of-the-universe/.

עודכן ונערך על ידי קרולין קולינס פיטרסן.