גיל היקום

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לך הודעות חדשות (השווה לגרסה הקודמת).

גיל היקום הוא, על-פי הגדרה פשטנית, הזמן שחלף מאז החל היקום להתקיים. לא תמיד הייתה למושג זה משמעות - היו זמנים שבהם התאוריות השליטות קבעו שהיקום יציב, בן בלי גיל. תאוריית המפץ הגדול, המקובלת כיום, קובעת שהיקום התחיל בנקודה מסוימת, ואם כך נראה שאפשר להגדיר את גיל היקום כזמן שחלף מאז המפץ. אולם, דווקא התאוריות המודרניות מחייבות הגדרה מדויקת יותר של המושג.

לפי הערכות משנת 2004 המבוססות על ניתוח קרינת הרקע הקוסמית, גיל היקום הוא 13.7 מליארד שנה, עם טעות דגימה אפשרית של 200 מליון שנה לכאן או לכאן.

תוכן עניינים

1 היסטוריה
- 1.1 המאה ה-19
- 1.2 המאה ה-20
2 הגדרת גיל היקום
3 גיל היקום
4 ראו גם

[עריכה] היסטוריה

נסיונות לקבוע את גיל היקום, הזמן שחלף מאז הבריאה, הם חלק - עיקרי או שולי - בכל הדתות והתרבויות העתיקות. פירוש מילולי של ספר בראשית, למשל, קובע שגיל היקום כששת אלפי שנים (ראו גיל היקום בערך תורה ומדע להרחבה בנושא זה). הגישות הבריאתניות נענו מן העבר השני בגישות פילוסופיות, בראש ובראשונה זו של אריסטו, שגרסו כי היקום נצחי ואינו משתנה.

[עריכה] המאה ה-19

נסיונות מדעיים ראשונים לקבוע את גיל היקום נעשו במחצית השנייה של המאה ה-19, וכוונו בשלב מוקדם זה לקביעת גיל כדור הארץ. בשנת 1862 חישב לורד קלווין שגיל כדור הארץ כ- 50-150 מיליוני שנים, מתוך הערכת הזמן הדרוש להתקררות גוש הסלע המותך שהיה כדור הארץ כביכול, בראשיתו, עד לטמפרטורה דהיום. מספר שנים אחר-כך חישבו הפיזיקאי הרמן פון הלמהולץ והאסטרונום סימון ניוקומב כמה זמן יקח לשמש להתקרר לטמפרטורה הנוכחית שלה, וקיבלו שגיל השמש קרוב ל- 120 מיליון שנה. לקראת סוף המאה הוצעה שיטה אחרת: לחשב כמה שנים נדרש מחזור המים בטבע לפעול כדי להביא את האוקיינוסים לרמת המליחות הנוכחית שלהם; הערך שהתקבל, כ- 90 מליון שנה, קרוב גם הוא להערכות הקודמות.

שלוש הערכות אלה נפלו במרחק רב מן הגיל האמיתי של כדור הארץ, שהוא - כידוע לנו היום - כ-4,550 מיליוני שנים. לורד קלווין לא ידע על הרדיואקטיביות שמחממת את כדור הארץ. הלמהולץ וניוקומב חישבו את גיל השמש בהנחה שאנרגיית החום שלה מקורה בלחץ כבידתי, ולא על-פי מנגנון הפעולה של היתוך המימן. ג'והן ג'ולי האירי, שביצע חישובי מליחות, לא ידע דבר על תהפוכות האקלים של כדור הארץ בעידנים קדומים.

[עריכה] המאה ה-20

בסוף שנות העשרים של המאה ה-20 מצא אדווין האבל כי אורן של הגלקסיות הרחוקות מאיתנו מוסט לאדום, תופעה שאותה אפשר להסביר באפקט דופלר הנגרם מהתרחקותם של מקורות האור מאיתנו. האבל הפך את ציר הזמן, והסיק שבעבר, לפני כ- 20-10 מיליארד שנים, היה היקום כולו מרוכז בנקודה אחת בעלת גודל אפסי, ואז החל להתפשט - המפץ הגדול. גיל היקום על-פי מודל זה קשור באופן הדוק בקצב ההתפשטות, שאותו מודד קבוע האבל.

מאותה תקופה ראוי לציין גם את תאוריית המצב היציב, שנחשבה מתחרה אפשרית למפץ הגדול עד לגילוי קרינת הרקע הקוסמית, בשנות ה-60. לפי המצב היציב, היקום נצחי, חסר גיל.

במהלך שנות ה-90 היה נדמה לזמן מה שהיקום צעיר מכמה מן הכוכבים העתיקים ביותר; סתירה-לכאורה זו מכונה הפרדוקס של גיל היקום. ב- 1999 איתר טלסקופ החלל האבל 800 משתנים קפאידיים ב- 18 גלקסיות, וביניהן הגלקסיה M100. נתונים אלה הביאו להערכה מדוייקת יותר של הקבוע של האבל, ואז הוערך גיל היקום בכ-12 מליארד שנה, בעוד שהכוכבים העתיקים ביותר, אלה המצויים בערפיליות כדוריות, גילם 9-12 מליארד.

[עריכה] הגדרת גיל היקום

המפץ הגדול אינו מאפשר לדבר סתם-כך על ה"זמן" שחלף מאז המפץ. זמן, מלמדת אותנו תורת היחסות, אינו קבוע - הוא תלוי בנקודת המבט של הצופה. אם נציב שעון בנקודת המפץ, הזמן שהוא ימדוד תלוי בשדה הכבידה שהוא נתון בו (כלומר, בתאוצות שיעברו עליו). את גיל היקום מגדירים להיות הזמן הארוך ביותר ששעון כזה יכול למדוד, מאז המפץ ועד ימינו.

[עריכה] גיל היקום

הנתונים המדויקים והאמינים ביותר באשר לגיל היקום נאספו בפברואר 2004, כאשר לוויין-המחקר WMAP (Wilkinson Microwave Anisortopy Probe) בנה מפה מדויקת של קרינת הרקע השיורית מן המפץ הגדול. על-פי נתונים אלה, נקבע גיל היקום כ-13.7 מיליארד שנה. נתונים מאותו לוויין העלו גם שהכוכבים הראשונים נולדו כאשר היקום היה בן 200 מיליון שנה (ההערכות הקודמות נעו בין 500 מיליון למיליארד שנים). WMAP סיפק גם הערכה מדוייקת לשיעור החומר האפל והאנרגיה האפלה (23% ו- 77%, בהתאמה).

על תצפיות יסודיות אלה אמר האסטרונום הידוע ג'ון בקל (John Bachall) מאוניברסיטת פרינסטון, כי הן מהוות "טקס התבגרות של הקוסמולוגיה, מאסופת השערות למדע מדויק". קוסמולוגים אחרים ביקשו להדגיש שהמספרים שמציע WMAP עשויים להיות מבוססים על הנחות יסוד שלא הוכחו.

הערכות בסביבת 14 מיליארד שנים מתקבלות גם מהשוואת שתי שיטות אחרות:

מעגל פחמן-חנקן-חמצן, שהוא מקור האנרגיה העיקרי של כוכבים כבדים מהשמש, עשוי להיות איטי משחשבו; הערכים החדשים מתאימים לגיל היקום שחושב על-פי קרינת הרקע.
אם נסמן ב- z את מקדם ההסטה של קרינה היוצאת מגלקסיה נתונה, אז אפשר לחשב את היחס בין גודלו של היקום היום לגודלו כאשר קרן האור יצאה לדרכה: $\ a=1/(1+z)$ . מצד שני, טמפרטורת היקום פרופורציונלית לגודלו, וכך יוצא שהטמפרטורה היום שווה ל- $\ T_0(1+z)$ , כאשר z הוא המקדם הממוצע. כעת אפשר לחשב את המקדם הממוצע, על-ידי השוואת טמפרטורת היקום היום (2.7 קלווין), לטמפרטורת פלנק ששררה ברגע המפץ. גם מהשוואה זו מתקבל אומדן עקבי עם חישובי קרינת הרקע.