یازده سؤال فضایی که هیچ جوابی ندارند

بشریت تاکنون هیچ نشانه فناورانه را که از یک گونه بیگانه باهوش سرچشمه گرفته باشد، شناسایی نکرده است و اگر در مورد تکامل کهکشان راه‌شیری فکر کنید، عجیب به نظر می‌رسد. کهکشان راه‌شیری تقریباً ۱۳میلیارد سال قدمت دارد.

حوزه اخترشناسی و اخترفیزیک با سرعتی سریع در حال پیشرفت است و ستاره‌شناسان بسیاری زندگی خود را وقف درک کیهان می‌کنند. با این حال سؤالات بسیاری درخصوص کیهان وجود دارد که ما تاکنون به پاسخ آن‌ها نرسیده‌ایم یا پاسخ‌هایی دقیق را برای آن‌ها نیافته‌ایم.

۱. بیگانگان کجا هستند؟ بشریت تاکنون هیچ نشانه فناورانه را که از یک گونه بیگانه باهوش سرچشمه گرفته باشد، شناسایی نکرده است و اگر در مورد تکامل کهکشان راه‌شیری فکر کنید، عجیب به نظر می‌رسد. کهکشان راه‌شیری تقریباً ۱۳میلیارد سال قدمت دارد. زمین با چهار میلیارد سال سن، یک سیاره جوان در راه‌شیری است. تقریباً ۴۰۰ میلیارد ستاره در کهکشان راه شیری وجود دارد و حدود ۲۰ میلیارد از آن‌ها ستارگانی شبیه به خورشید خود ما هستند. براساس برآوردها، حدود یک پنجم از این ستاره‌ها میزبان سیاره‌ای به اندازه زمین هستند که در منطقه قابل سکونت آن ستاره‌ها قرار گرفته‌اند؛ بنابراین اگر تنها ۱/ ۰ درصد از این سیارات واقع در مناطق قابل سکونت حیات ایجاد می‌کردند، یک میلیون سیاره با حیات در کهکشان ما وجود داشت. از آنجا که زمین یک سیاره جوان است، بیشتر این سیارات باید دارای تمدن‌های پیشرفته‌ای باشند که فناوری مورد نیاز برای کشف کیهان را توسعه داده‌اند. پس همه این بیگانگان کجا هستند؟

۲. قبل از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاد؟ این سؤالی است که بشریت قرن‌هاست به شکلی با آن دست و پنجه نرم می‌کند. امروزه دانشمندان چندین نظریه دارند. نیل دگراس تایسون یک اخترفیزیکدان مشهور این سؤال را از استیون هاوکینگ پرسید. هاوکینگ توضیح داد که معتقد است قبل از مه‌بانگ «هیچ چیزی» وجود نداشته است. هاوکینگ اظهار داشت: معتقد است جهان هیچ مرزی ندارد و زنجیره فضا- زمان یک سطح بسته بدون پایان مانند یک جسم کروی است.

۳. انرژی تاریک چیست؟ در دهه ۱۹۲۰، رصدهای ادوین هابل ستاره‌شناس نشان داد که جهان در حال انبساط است. بعدها دانشمندان انتظار داشتند، متوجه شوند این روند به دلیل اثرات گرانش در حال کندشدن است. با این حال، در سال ۱۹۹۸، مطالعات نشان داد که انبساط در واقع شتاب گرفته است. نیروی نامرئی ایجادکننده این شتاب انرژی تاریک نام داشت. محاسبات بعدها نشان داد که تقریباً ۷۰ درصد جهان از انرژی تاریک تشکیل شده است و با این حال، ما هنوز نمی‌دانیم این ماده چیست. انرژی تاریک برای تلسکوپ‌ها نامرئی است و نور مرئی یا هر شکل دیگری از تشعشعات الکترومغناطیسی را ساطع یا جذب نمی‌کند. ما فقط به دلیل تأثیر گرانشی آن بر حرکات خوشه‌های کهکشانی و ستارگان واحد می‌دانیم که وجود دارد. اگرچه مطالعه چیزی که اساساً برای چشم و تلسکوپ ما نامرئی است بسیار دشوار است، برخی از دانشمندان معتقدند که از ذرات زیراتمی تشکیل شده است که با ذراتی که ماده‌ای را ایجاد می‌کنند که ما می‌توانیم در دنیای اطراف خود ببینیم متفاوت است.

۴. ماده تاریک چیست؟ مانند انرژی تاریک، ما فقط می‌دانیم که ماده تاریک به دلیل تأثیر گرانش آن بر ستاره‌ها و کهکشان‌ها وجود دارد و با این حال، تخمین زده می‌شود که ۲۵ درصد از جهان را تشکیل می‌دهد. این بدان معناست که ماده تاریک و انرژی تاریک با هم حدود ۹۵ درصد از همه چیز را تشکیل می‌دهند. تا به امروز، هیچ آزمایشی روی زمین هیچ مدرک مشخصی برای ماده تاریک کشف نکرده است، اما در آینده، رصدخانه‌های فضایی مانند تلسکوپ اقلیدس و تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن می‌توانند ماده تاریک و انرژی تاریک را مشخص کنند. اقلیدس نقشه‌ای سه بعدی از کیهان، شامل یک سوم آسمان شب و تقریباً ۲ میلیارد کهکشان را ترسیم خواهد کرد. این نقشه تا فاصله حدود ۱۰ میلیارد سال نوری از زمین امتداد خواهد یافت. امید این است که درک جدیدی در مورد تکامل جهان ۸/ ۱۳ میلیارد ساله و نقش ماده تاریک و انرژی تاریک ارائه دهد.

۵. ماه چگونه شکل گرفت؟ تخمین زده می‌شود که ماه ۱۰۰ میلیون سال پس از شروع شکل‌گیری منظومه شمسی شکل گرفته است و چندین نظریه در مورد منشأ آن وجود دارد، اگرچه هیچ یک از آن‌ها اثبات نشده‌اند. یک نظریه نشان می‌دهد که ممکن است میلیاردها سال پیش، زمین به جسمی به اندازه مریخ به نام Theia برخورد کرده باشد. در یک مطالعه جدید، شبیه‌سازی‌هایی که جرم، مدار و ترکیب ماه را در نظر گرفتند، نشان دادند که این برخورد می‌تواند به تشکیل ماه در عرض چند ساعت منجر شده باشد.

۶. آیا منشأ حیات در زمین بوده است؟ در سال‌های اخیر، مطالعات متعددی نشان داده‌اند که سیارک‌ها و شهاب‌سنگ‌ها ممکن است چندین سال پیش مواد مورد نیاز برای شکل‌گیری حیات را از جاهای دیگر به زمین آورده باشند. سال گذشته، دانشمندان دو واحد از پنج واحد اطلاعاتی دی‌ان‌ای و آران‌ای را که هنوز در نمونه‌های شهاب‌سنگ‌ها شناسایی نشده بودند، کشف کردند. نمونه‌ها اکنون نشان می‌دهند که تمام بخش‌های ژنتیکی مورد نیاز برای تشکیل دی‌ان‌ای در شهاب‌سنگ‌ها وجود دارد، به این معنی که بلوک‌های سازنده حیات ممکن است از سوی سنگ‌های فضایی به زمین منتقل شده باشند. مأموریت‌های نمونه سیارکی، مانند هایابوسا- ۱ از آژانس فضایی ژاپن که نمونه‌ای را در سال ۲۰۱۰ جمع‌آوری کرد، همچنین وجود آب و مواد آلی را روی سنگ‌های فضایی نشان داده است.

۷. فوران‌های رادیویی سریع چه هستند؟ فوران‌های رادیویی سریع (FRB) تابش شدید و درخشانی از نور هستند که از کیهان دور تشخیص داده می‌شوند. آن‌ها برای اولین بار در سال ۲۰۰۷ کشف شدند. آن‌ها از کل کهکشان‌ها درخشان‌تر هستند و می‌توانند همان مقدار انرژی را که خورشید ما در سه روز تولید می‌کند، یکجا تولید کنند. اگرچه فوران‌های رادیویی سریع فوق‌العاده درخشان هستند، تشخیص آن‌ها دشوار است، زیرا فقط چند میلی ثانیه دوام می‌آورند. دانشمندان پیشنهاد می‌کنند که ممکن است روزانه ۱۰هزار فوران رادیویی سریع از آسمان زمین قابل مشاهده باشد، اما اکثر آن‌ها شناسایی نمی‌شوند. ما نمی‌دانیم که آن‌ها از کجا نشئت می‌گیرند، اگرچه گزینه‌های احتمالی شامل مگنتارها، ستاره‌های نوترونی در حال فروپاشی و کهکشان‌های در حال برخورد هستند. در موارد نادر، برخی از این فوران‌ها سیگنال‌های تکراری ارسال می‌کنند که توجه مؤسسه جست‌وجوی هوش فرازمینی(SETI) را نیز به خود جلب کرده‌اند.

۸. حباب فرمی چیست؟ حباب‌های فرمی دو ساختار عظیم هستند که در مرکز کهکشان راه شیری کشف شده‌اند که تقریباً ۲۰ هزار سال نوری در بالا و پایین صفحه کهکشانی امتداد دارند. آن‌ها اولین بار در سال ۲۰۱۰ کشف شدند و از پرتوهای گاما و اشعه ایکس با انرژی فوق‌العاده بالا تشکیل شده‌اند که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند. برخی از دانشمندان پیشنهاد می‌کنند که این امواج ممکن است، امواج شوکی باشند که از ستارگانی نشئت می‌گیرند که از سوی سیاهچاله کمان‌ای که مرکز کهکشان راه شیری قرار دارد، فروپاشیده می‌شوند.

۹. چرا تپ اخترها به طور مداوم چشمک می‌زنند؟ تپ اخترها ستارگان نوترونی هستند که با سرعت بسیار زیاد می‌چرخند. آن‌ها همچنین پرتویی از تابش الکترومغناطیسی را در فواصل زمانی منظم ساطع می‌کنند که به قدری فواصل آن منظم است که با دقت یک ساعت اتمی رقابت می‌کند. این امر آن‌ها را به ابزاری ارزشمند برای ستاره شناسان و اخترفیزیکدانانی تبدیل کرده که از آن‌ها برای اندازه‌گیری فواصل در فضا استفاده می‌کنند. اولین تپ اختر در سال ۱۹۶۷ کشف شد، اما دانشمندان هنوز متوجه نشده‌اند که چه چیزی باعث تابش این ستاره‌ها می‌شود. با این حال، در سال ۲۰۰۸ ستاره‌شناسان مشاهده کردند که یک تپ‌اختر خاص به مدت ۵۸۰ روز ناگهان تابش خود را متوقف کرد. در طول مشاهدات آن‌ها متوجه شدند که این به نوعی به جریان‌های مغناطیسی مربوط می‌شود که چرخش ستارگان را کاهش می‌دهد، اگرچه آن‌ها نمی‌دانند این جریان‌ها از کجا می‌آیند.

۱۰. میدان مغناطیسی ماه یکی از بزرگ‌ترین معماهای ماه که تا حدی الهام‌بخش رمان علمی‌-تخیلی کلاسیک آرتور سی. کلارک به نام «۲۰۰۱: یک ادیسه فضایی» بوده است، مربوط به این است که چرا تنها بخش‌هایی از پوسته ماه دارای میدان مغناطیسی هستند. اگرچه هنوز دلیل دقیق این پدیده مشخص نیست، برخی از دانشمندان پیشنهاد داده‌اند که ممکن است این امر به دلیل برخوردهای شهابی باشد که مواد مغناطیسی را به طور پراکنده بر روی نواحی خاصی از سطح ماه پخش کرده‌اند. در اپرای علمی‌-تخیلی آرتور سی. کلارک، دانشمندان کشف می‌کنند که این میدان‌های مغناطیسی پراکنده ناشی از یک «مونولیت» افسانه‌ای است که زیر سطح ماه قرار دارد.

۱۱. آیا جهان ما یکی از بسیار جهان است؟ نظریه رشته‌ای می‌گوید که ذرات زیراتمی، بلوک‌های سازنده بنیادی ماده نیستند. بلکه، همه چیز از رشته‌های بسیار کوچکی ساخته شده است که ارتعاشات آن‌ها اثراتی تولید می‌کند که ما آن‌ها را به عنوان اتم‌ها، الکترون‌ها و کوارک‌ها تعبیر می‌کنیم. در اصل، این امکان وجود داشتن تعداد بی‌نهایتی بعد را فراهم می‌کند و این فرضیه را مطرح می‌کند که جهان ما تنها یکی از بسیاری از جهان‌ها است. اگر نظریه رشته‌ای ثابت شود، این امکان را برای دانشمندان فراهم می‌کند که قوانین نظریه نسبیت و مکانیک کوانتومی را متحد کنند و همچنین به سوالاتی مانند این که چه چیزی قبل از بیگ‌بنگ وجود داشت، پاسخ دهند. مشکل این است که نظریه رشته‌ای اولین بار در دهه ۱۹۶۰ مطرح شد، اما تاکنون دانشمندان نتوانسته‌اند شواهد قطعی برای آن ارائه دهند.