تويت
منذ بدأ الإنفجار العظيم، قبل 13.7 مليار سنة، مر كوننا عبر عدة مراحل وعصور، ولشدة وقسوة الظروف والعنف في المراحل الأولى لنشأة الكون، فإن الكون شهد نشاطًا وتغيرًا خلال الثانية الأولى أكثر من مليارات السنين اللاحقة.
من خلال فهمنا الحالي لكيفية تطور ونشأة الكون، وبوضع نظريات أخرى في الحسبان مثل التضخم (Inflation)
ونظرية التوحيد الكبرى (Grand Unification) يمكننا أن نضع تسلسل زمني تقريبي كما يلي:
– حقبة بلانك أو عصر بلانك (Plank Epoch)
من الزمن صفر وحتى 10^-43 ثانية:
هذة هي أقرب حقبة لبداية الزمن والتي تستطيع الفيزياء الحالية الوصول إليها، ولا نعرف عن تلك الحقبة إلا القليل جدًا.
تفترض النظرية النسبية وجود جاذبية منفردة قبل تلك الحقبة، على الرغم من إمكانية تعارض ذلك مع التأثيرات الكمية، ومن المفترض إنه في تلك الحقبة كانت القوى الأساسية الأربعة (القوة الكهرومغناطيسية-القوة النووية الضعيفة-القوة النووية القوية-الجاذبية) متماثلة القوة ومن الممكن أيضًا أنهم توحدوا في قوة أساسية واحدة متماسكة ذات تناظر مثالي يمكن تشبيهه بقلم رصاص ذو سن حاد واقف على مقدمته (متناظرتماما حتى يبقى متزنًا) في تلك الحقبة شغل الكون مكانًا حجمه 10^-35 متر (1 بلانك) ودرجة حرارة فوق ال 10^32 درجة سيليزية (درجة حرارة بلانك.
-حقبة التوحيد الكبرى(Grand Unification)
من عمر 10^–43 ثانية وحتى عمر 10^–36 ثانية:
بدأت قوة الجاذبية بالإنفصال عن القوى الأخرى التي ظلت متحدة معًا، وبدأت الجسيمات الأولية الأولى ومضادات الجسيمات بالظهور.
-الحقبة التضخمية (Inflationary Epoch)
من عمر 10^–36 ثانية وحتى عمر 10^–32 ثانية:
خضع الكون في هذه المرحلة لعملية تضخم وتمدد سريعة للغاية عرفت بإسم التضخم الكوني cosmic inflation،نتيجة انفصال القوة النووية العظمى.
تضاعفت فيها الأبعاد المكانية للكون المبكر بمقدار 10^26 مرة في تلك الفترة الزمنية بالغة الضئآلة والصغر إلى حجم حوالي 10 سنتيمترات أو ما يكافئ حجم برتقالة،
اما الجسيمات الأولية الباقية في حقبة التوحيد الكبرى (على شكل بلازما مكونة من الكواركات والكلونات الحارة والكثيفة والساخنة، المعروفة أيضًا بحساء الكواركات) فقد توزعت بشكل رقيق عبر الكون.
-الحقبة الكهربية الضعيفة (Electroweak Epoch)
من عمر 10^–32 ثانية حتى عمر 10^–12 ثانية:
بإنفصال القوة النووية القوية عن القوتين الباقيتين، أدى التفاعل بين الجسيمات الأولية إلى تكوين عدد كبير من الجسيمات الغريبة بما في ذلك بوزوناتW و Zوبوزون هيجز (يؤدي مجال هيجز إلى إبطاء الجسيمات وبالتالي إعطائها كتلة مما يسمح للكون الذي كان ممتلئًا بالإشعاع وقتها من احتواء أشياء ذات كتلة)
-حقبة الكواركات (Quark Epoch)
من عمر 10^–12 ثانية حتى عمر 10^–6 ثانية:
عندما بدأ الكون يبرد وتناقصت درجة الحرارة إلى أقل من 10 كوادريليون درجة وأخذت القوى الأساسية تفرض شكلها الحالى، بدأت الكواركات والإلكترونات والنيوتريونات بالتشكل بأعداد كبيرة، أخذت الكواركات والكواركات المضادة بإفناء بعضها البعض بمجرد تلامسها معًا، ولكن في عملية تعرف بإسم توليد الباريونات baryogenesis،
فائض من الكواركات (كوارك واحد فائض لكل مليار كوارك) نجى من عملية الفناء نتيجة تلامس الكواركات والكواركات المضادة، وتلك الكواركات الفائضة هي التي ستختلط لاحقًا مكونة المادة التي نعرفها.
-حقبة الهادرونات (Hadron Epoch)
من عمر 10^–6 ثانية حتى نهاية الثانية الأولى:
انخفضت حرارة الكون إلى حوالي تريلليون درجة، وهي درجة كافية بما يسمح باختلاط الكواركات معًا مكونة الهادرونات (البروتونات والنيوترونات) أدى اصطدام الالكترونات بالبروتونات في الظروف الشديدة الخاصة بحقبة الهادرونات إلى انصهارهم معًا وبذلك تكونت النيوترونات وتحررت النيوتريونات عديمة الكتلة, التي تستمر بالسفر بشكل حر عبر الكون حتى الآن بسرعة تساوي سرعة الضوء تقريبًا، تندمج بعض النيترونات والنيوتريونات معًا لتعطي ازواج جديدة من البروتون والالكترون، القواعد الوحيدة التي كانت تحكم تلك التفاعلات الواضحة العشوائية الخاصة بالدمج واعادة الدمج هي أن الطاقة الكلية والشحنة الكلية تظل كما هي بدون تغيير.
-حقبة اللبتونات (Lepton Epoch)
من الثانية الأولى وحتى الدقيقة الثالثة:
بعد أن ابتلعت معظم الهادرونات والهادرونات المضادة بعضها البعض بنهاية حقبة الهادرونات، هيمنت الليبتونات مثل الالكترونات، ومضادات الليبتونات مثل البوزيترون، على معظم كتلة الكون، و بعد اصطدام الالكترونات والبوزيترونات وابتلاع بعضهما البعض تحررت طاقة على شكل فوتونات التي بدورها قد تتصادم مجددًا منتجة زوج الالكترون والبوزيترون مرة أخرى.
-حقبة التخليق النووي (Nucleosynthesis Epoch)
من الدقيقة الثالثة وحتى الدقيقة العشرين:
انخفضت درجة الحرارة إلى حوالي مليار درجة وهي درجة حرارة كافية للسماح للبروتونات والنيوترونات بالإندماج معًا عبر تفاعل إندماج نووي لتكوين أنوية ذرات عناصر الهيدروجين والهيليوم والليثيوم، وبعد حوالي عشرين دقيقة، انخفضت كثافة وحرارة الكون إلى درجة منعت عمليات الإندماج النووي من الاستمرار.
-حقبة الفوتونات Photon Epoch (أو حقبة سيطرة الإشعاع)
من الدقيقة الثالثة حتى 240 ألف سنة:
خلال تلك الفترة الطويلة من انخفاض درجة الحرارة بشكل تدريجي، امتلأ الكون بالبلازما، وهي حساء ساخن معتم من الأنوية الذرية والإلكترونات، وبعد افناء أغلب الليبتونات ومضادات الليبتونات لبعضها بعضًا مطلقة للفوتونات،
أصبحت أغلب الطاقة الموجودة في الكون عبارة عن فوتونات والتي استمرت في التفاعل بشكل متكرر مع البروتونات والالكترونات والأنوية والتي كل منها يحمل شحنة.
-حقبة اعادة الاندماج (Recombination/Decoupling Epoch)
من 240 ألف سنة حتى 300 ألف سنة:
بإنخفاض درجة حرارة الكون إلى أقل من 3000 درجة (نفس درجة حرارة سطح الشمس تقريبًا) واستمرار الكثافة أيضًا في الانخفاض، قامت أنوية الهيدروجين والهيليوم المشحونة بالتقاط الإلكترونات فيما يعرف بإسم عملية إعادة الإندماج، وبذلك تمت معادلة شحنة الإلكترونات بعد ارتباطها بالأنوية موجبة الشحنة،
الآن أصبح الكون شفافًا مما يسمح بنفاذ الضوء جاعلًا من تلك الحقبة أول الحقب التي نستطيع رصدها ورؤيتها،
أطلقت تلك الحقبة أيضًا الفوتونات التي كانت حتى ذلك الوقت تتفاعل بإستمرار مع البروتونات والإلكترونات في مائع الفوتونات والباريونات المعتم، تلك الفوتونات التي نراها اليوم على هيئة إشعاع الخلفية الكوني،
تستطيع الآن السفر بحرية في الكون، وبإنتهاء تلك الحقبة أصبح الكون مكونًا من ضباب يتكون من الهيدروجين بنسبة 75% والهيليوم 25% مع فقط القليل من الليثيوم.
-الحقبة المظلمة (عصر الظلام (Dark Era)
من 300 ألف سنة حتى 150 مليون سنة:
عرفت الفترة ما بعد تكون أول الذرات وقبل تكون أول النجوم بإسم الحقبة المظلمة، وبالرغم من تواجد الفوتونات، إلا أن الكون كان مظلمًا حرفيًا في ذلك الوقت في ظل عدم وجود نجوم لتطلق الضوء، ومع وجود المادة بشكل مشتت وواسع جدًا لم يحدث أي شئ يذكر خلال فترة طويلة مع وجود مستويات طاقة منخفضة وسيطرة المادة المظلمة على الكون.
-حقبة اعادة التأين (Reionization Epoch)
من 150 مليون سنة وحتى نهاية المليار سنة الأولى:
تكونت الكوازرات نتيجة التقلص الناتج عن الجاذبية ونتيجة اطلاقها للاشعاع الشديد قامت بتأيين الكون المحيط، وذلك يعد ثاني طور للتغير يلحق بغاز الهيدروجين في الكون (طور التغير الأول هو مرحلة إعادة الإندماج) وهنا تحول أغلب الكون من كونه متعادلًا إلى بلازما متأينة.
-حقبة تكون المجرات والنجوم (Star and Galaxy Formation)
استغرقت فترة بين 300 و 500 مليون سنة:
قامت الجاذبية بالتسبب في عدم انتظام كثافة الغاز وتكونت تجمعات من الغاز أخذت كثافتها تزداد أكثر وأكثر، وحتى مع استمرار الكون بالتمدد بسرعة، أخذت تلك التجمعات الغازية في التقلص تحت تأثير جاذبيتها حتى أصبحت ساخنة كفاية بما يكفي لبدأ حدوث تفاعلات الإندماج النووي بين ذرات الهيدروجين مكونة أول النجوم المعروفة على الإطلاق.
كانت النجوم الأولى قصيرة العمر فائقة الضخامة، تقدر كتلتها بمئات المرات قدر كتلة الشمس، وعرف ذلك الجيل من النجوم بإسمPopulation III او (النجوم الخالية من المعادن)، ثم تلاها الجيل الثاني من النجوم المعروفة بإسم Population II ثم لاحقًا بدأ الجيل الثالث المعروف بإسم Population I في التكون من المواد المتبقية من الأجيال السابقة، تقوم النجوم الكبيرة عادة بحرق وقودها بوتيرة أسرع ثم تنفجر في انفجار مستعر أعظم،
ثم يقوم الغبار الناتج عن ذلك الحدث بتكوين مجموعات ثانوية من النجوم لاحقًا،
وتقوم الكميات الكبيرة من المادة (النجوم والغبار وغيرهم) بالتجمع بفعل الجاذبية لتكوين المجرات و تقوم الجاذبية أيضًا بجذب المجرات تجاه بعضها البعض لتكون مجموعات من المجرات ثم عناقيد من المجرات ثم عناقيد هائلة من المجرات.
-تكون المجموعة الشمسية (Solar System Formation)
من عمر 8.9 مليار سنة للكون وحتى عمر 9 مليار سنة:
تنتمي شمسنا لجيل متأخر من النجوم نتج نتيجة اندماج حطام أجيال متعددة من النجوم، وتكونت شمسنا وما حولها منذ 4.5 إلى 5 مليار سنة (8.9 إلى 9 مليار سنة بعد الإنفجار العظيم)
-اليوم، بعد 13.7 مليار سنة:
مازالت عمليات توسع الكون وإعادة تدوير مواد النجوم لتكوين نجوم جديدة مستمرة حتى الآن.
من خلال فهمنا الحالي لكيفية تطور ونشأة الكون، وبوضع نظريات أخرى في الحسبان مثل التضخم (Inflation)
ونظرية التوحيد الكبرى (Grand Unification) يمكننا أن نضع تسلسل زمني تقريبي كما يلي:
– حقبة بلانك أو عصر بلانك (Plank Epoch)
من الزمن صفر وحتى 10^-43 ثانية:
هذة هي أقرب حقبة لبداية الزمن والتي تستطيع الفيزياء الحالية الوصول إليها، ولا نعرف عن تلك الحقبة إلا القليل جدًا.
تفترض النظرية النسبية وجود جاذبية منفردة قبل تلك الحقبة، على الرغم من إمكانية تعارض ذلك مع التأثيرات الكمية، ومن المفترض إنه في تلك الحقبة كانت القوى الأساسية الأربعة (القوة الكهرومغناطيسية-القوة النووية الضعيفة-القوة النووية القوية-الجاذبية) متماثلة القوة ومن الممكن أيضًا أنهم توحدوا في قوة أساسية واحدة متماسكة ذات تناظر مثالي يمكن تشبيهه بقلم رصاص ذو سن حاد واقف على مقدمته (متناظرتماما حتى يبقى متزنًا) في تلك الحقبة شغل الكون مكانًا حجمه 10^-35 متر (1 بلانك) ودرجة حرارة فوق ال 10^32 درجة سيليزية (درجة حرارة بلانك.
-حقبة التوحيد الكبرى(Grand Unification)
من عمر 10^–43 ثانية وحتى عمر 10^–36 ثانية:
بدأت قوة الجاذبية بالإنفصال عن القوى الأخرى التي ظلت متحدة معًا، وبدأت الجسيمات الأولية الأولى ومضادات الجسيمات بالظهور.
-الحقبة التضخمية (Inflationary Epoch)
من عمر 10^–36 ثانية وحتى عمر 10^–32 ثانية:
خضع الكون في هذه المرحلة لعملية تضخم وتمدد سريعة للغاية عرفت بإسم التضخم الكوني cosmic inflation،نتيجة انفصال القوة النووية العظمى.
تضاعفت فيها الأبعاد المكانية للكون المبكر بمقدار 10^26 مرة في تلك الفترة الزمنية بالغة الضئآلة والصغر إلى حجم حوالي 10 سنتيمترات أو ما يكافئ حجم برتقالة،
اما الجسيمات الأولية الباقية في حقبة التوحيد الكبرى (على شكل بلازما مكونة من الكواركات والكلونات الحارة والكثيفة والساخنة، المعروفة أيضًا بحساء الكواركات) فقد توزعت بشكل رقيق عبر الكون.
-الحقبة الكهربية الضعيفة (Electroweak Epoch)
من عمر 10^–32 ثانية حتى عمر 10^–12 ثانية:
بإنفصال القوة النووية القوية عن القوتين الباقيتين، أدى التفاعل بين الجسيمات الأولية إلى تكوين عدد كبير من الجسيمات الغريبة بما في ذلك بوزوناتW و Zوبوزون هيجز (يؤدي مجال هيجز إلى إبطاء الجسيمات وبالتالي إعطائها كتلة مما يسمح للكون الذي كان ممتلئًا بالإشعاع وقتها من احتواء أشياء ذات كتلة)
-حقبة الكواركات (Quark Epoch)
من عمر 10^–12 ثانية حتى عمر 10^–6 ثانية:
عندما بدأ الكون يبرد وتناقصت درجة الحرارة إلى أقل من 10 كوادريليون درجة وأخذت القوى الأساسية تفرض شكلها الحالى، بدأت الكواركات والإلكترونات والنيوتريونات بالتشكل بأعداد كبيرة، أخذت الكواركات والكواركات المضادة بإفناء بعضها البعض بمجرد تلامسها معًا، ولكن في عملية تعرف بإسم توليد الباريونات baryogenesis،
فائض من الكواركات (كوارك واحد فائض لكل مليار كوارك) نجى من عملية الفناء نتيجة تلامس الكواركات والكواركات المضادة، وتلك الكواركات الفائضة هي التي ستختلط لاحقًا مكونة المادة التي نعرفها.
-حقبة الهادرونات (Hadron Epoch)
من عمر 10^–6 ثانية حتى نهاية الثانية الأولى:
انخفضت حرارة الكون إلى حوالي تريلليون درجة، وهي درجة كافية بما يسمح باختلاط الكواركات معًا مكونة الهادرونات (البروتونات والنيوترونات) أدى اصطدام الالكترونات بالبروتونات في الظروف الشديدة الخاصة بحقبة الهادرونات إلى انصهارهم معًا وبذلك تكونت النيوترونات وتحررت النيوتريونات عديمة الكتلة, التي تستمر بالسفر بشكل حر عبر الكون حتى الآن بسرعة تساوي سرعة الضوء تقريبًا، تندمج بعض النيترونات والنيوتريونات معًا لتعطي ازواج جديدة من البروتون والالكترون، القواعد الوحيدة التي كانت تحكم تلك التفاعلات الواضحة العشوائية الخاصة بالدمج واعادة الدمج هي أن الطاقة الكلية والشحنة الكلية تظل كما هي بدون تغيير.
-حقبة اللبتونات (Lepton Epoch)
من الثانية الأولى وحتى الدقيقة الثالثة:
بعد أن ابتلعت معظم الهادرونات والهادرونات المضادة بعضها البعض بنهاية حقبة الهادرونات، هيمنت الليبتونات مثل الالكترونات، ومضادات الليبتونات مثل البوزيترون، على معظم كتلة الكون، و بعد اصطدام الالكترونات والبوزيترونات وابتلاع بعضهما البعض تحررت طاقة على شكل فوتونات التي بدورها قد تتصادم مجددًا منتجة زوج الالكترون والبوزيترون مرة أخرى.
-حقبة التخليق النووي (Nucleosynthesis Epoch)
من الدقيقة الثالثة وحتى الدقيقة العشرين:
انخفضت درجة الحرارة إلى حوالي مليار درجة وهي درجة حرارة كافية للسماح للبروتونات والنيوترونات بالإندماج معًا عبر تفاعل إندماج نووي لتكوين أنوية ذرات عناصر الهيدروجين والهيليوم والليثيوم، وبعد حوالي عشرين دقيقة، انخفضت كثافة وحرارة الكون إلى درجة منعت عمليات الإندماج النووي من الاستمرار.
-حقبة الفوتونات Photon Epoch (أو حقبة سيطرة الإشعاع)
من الدقيقة الثالثة حتى 240 ألف سنة:
خلال تلك الفترة الطويلة من انخفاض درجة الحرارة بشكل تدريجي، امتلأ الكون بالبلازما، وهي حساء ساخن معتم من الأنوية الذرية والإلكترونات، وبعد افناء أغلب الليبتونات ومضادات الليبتونات لبعضها بعضًا مطلقة للفوتونات،
أصبحت أغلب الطاقة الموجودة في الكون عبارة عن فوتونات والتي استمرت في التفاعل بشكل متكرر مع البروتونات والالكترونات والأنوية والتي كل منها يحمل شحنة.
-حقبة اعادة الاندماج (Recombination/Decoupling Epoch)
من 240 ألف سنة حتى 300 ألف سنة:
بإنخفاض درجة حرارة الكون إلى أقل من 3000 درجة (نفس درجة حرارة سطح الشمس تقريبًا) واستمرار الكثافة أيضًا في الانخفاض، قامت أنوية الهيدروجين والهيليوم المشحونة بالتقاط الإلكترونات فيما يعرف بإسم عملية إعادة الإندماج، وبذلك تمت معادلة شحنة الإلكترونات بعد ارتباطها بالأنوية موجبة الشحنة،
الآن أصبح الكون شفافًا مما يسمح بنفاذ الضوء جاعلًا من تلك الحقبة أول الحقب التي نستطيع رصدها ورؤيتها،
أطلقت تلك الحقبة أيضًا الفوتونات التي كانت حتى ذلك الوقت تتفاعل بإستمرار مع البروتونات والإلكترونات في مائع الفوتونات والباريونات المعتم، تلك الفوتونات التي نراها اليوم على هيئة إشعاع الخلفية الكوني،
تستطيع الآن السفر بحرية في الكون، وبإنتهاء تلك الحقبة أصبح الكون مكونًا من ضباب يتكون من الهيدروجين بنسبة 75% والهيليوم 25% مع فقط القليل من الليثيوم.
-الحقبة المظلمة (عصر الظلام (Dark Era)
من 300 ألف سنة حتى 150 مليون سنة:
عرفت الفترة ما بعد تكون أول الذرات وقبل تكون أول النجوم بإسم الحقبة المظلمة، وبالرغم من تواجد الفوتونات، إلا أن الكون كان مظلمًا حرفيًا في ذلك الوقت في ظل عدم وجود نجوم لتطلق الضوء، ومع وجود المادة بشكل مشتت وواسع جدًا لم يحدث أي شئ يذكر خلال فترة طويلة مع وجود مستويات طاقة منخفضة وسيطرة المادة المظلمة على الكون.
-حقبة اعادة التأين (Reionization Epoch)
من 150 مليون سنة وحتى نهاية المليار سنة الأولى:
تكونت الكوازرات نتيجة التقلص الناتج عن الجاذبية ونتيجة اطلاقها للاشعاع الشديد قامت بتأيين الكون المحيط، وذلك يعد ثاني طور للتغير يلحق بغاز الهيدروجين في الكون (طور التغير الأول هو مرحلة إعادة الإندماج) وهنا تحول أغلب الكون من كونه متعادلًا إلى بلازما متأينة.
-حقبة تكون المجرات والنجوم (Star and Galaxy Formation)
استغرقت فترة بين 300 و 500 مليون سنة:
قامت الجاذبية بالتسبب في عدم انتظام كثافة الغاز وتكونت تجمعات من الغاز أخذت كثافتها تزداد أكثر وأكثر، وحتى مع استمرار الكون بالتمدد بسرعة، أخذت تلك التجمعات الغازية في التقلص تحت تأثير جاذبيتها حتى أصبحت ساخنة كفاية بما يكفي لبدأ حدوث تفاعلات الإندماج النووي بين ذرات الهيدروجين مكونة أول النجوم المعروفة على الإطلاق.
كانت النجوم الأولى قصيرة العمر فائقة الضخامة، تقدر كتلتها بمئات المرات قدر كتلة الشمس، وعرف ذلك الجيل من النجوم بإسمPopulation III او (النجوم الخالية من المعادن)، ثم تلاها الجيل الثاني من النجوم المعروفة بإسم Population II ثم لاحقًا بدأ الجيل الثالث المعروف بإسم Population I في التكون من المواد المتبقية من الأجيال السابقة، تقوم النجوم الكبيرة عادة بحرق وقودها بوتيرة أسرع ثم تنفجر في انفجار مستعر أعظم،
ثم يقوم الغبار الناتج عن ذلك الحدث بتكوين مجموعات ثانوية من النجوم لاحقًا،
وتقوم الكميات الكبيرة من المادة (النجوم والغبار وغيرهم) بالتجمع بفعل الجاذبية لتكوين المجرات و تقوم الجاذبية أيضًا بجذب المجرات تجاه بعضها البعض لتكون مجموعات من المجرات ثم عناقيد من المجرات ثم عناقيد هائلة من المجرات.
-تكون المجموعة الشمسية (Solar System Formation)
من عمر 8.9 مليار سنة للكون وحتى عمر 9 مليار سنة:
تنتمي شمسنا لجيل متأخر من النجوم نتج نتيجة اندماج حطام أجيال متعددة من النجوم، وتكونت شمسنا وما حولها منذ 4.5 إلى 5 مليار سنة (8.9 إلى 9 مليار سنة بعد الإنفجار العظيم)
-اليوم، بعد 13.7 مليار سنة:
مازالت عمليات توسع الكون وإعادة تدوير مواد النجوم لتكوين نجوم جديدة مستمرة حتى الآن.