دید کلی
طبق نظریه
انفجار بزرگ ، جهان آغازی داشته است. این آغاز که همان لحظه انفجار اولیه بوده است، بطور دقیق معلوم نیست کی بوده است. ستاره‌ها و کهکشانهایی با میلیاردها
سال نوری فاصله توسط
تلسکوپها رویت شده اند. پس مسلما باید
عمر جهان مساوی یا بیشتر از عمر این ستاره‌ها باشد. برای تعیین این مقدار باید فاصله کهکشانهای دوردست را بدانیم ولی
ژرفای کیهانی بر ما نامعلوم است و
اندازه گیری فاصله کهکشانها بسیار مشکل می‌باشد. تمامی شک و تردیدها پیرامون برآورد عمر عالم ، ناشی از شک و تردیدهایی است که در اندازه گیری این فاصله‌ها وجود دارد. امروزه برای اندازه گیری سن کائنات ، از سه روش مختلف استفاده می‌شود. که هرسه تقریباً به نتیجه مشابهی می‌رسند.
تعیین عمر کائنات با حرکت کهکشانها
حرکت فرار کهکشانها برای ما به منزله یک
ساعت شنی کیهانی ، برای تاریخ بندی کائنات است. سرعت دور شدن این کهکشانها متناسب با فاصله‌ای است که از ما دارند. بنابراین چنانچه فاصله کهکشانی دو برابر فاصله کهکشان دیگر باشد، کهکشان دورتر با سرعتی دوبرابر سرعت کهکشان نزدیک از ما دور می‌شود. با قبول نظریه انفجار بزرگ ، جریان زمان را به لحظه ای بر می گردانیم که همه کهکشانها کنار هم جمع بودند. این لحظه که می‌توان آنرا
سپیده دم کائنات نامید، حدود 15 میلیارد سال قبل بوده است. این
زمان صفر نقطه مرجع
ساعت کیهانی ما خواهد بود.
عالم ما در درون خود ، اجسامی مثل
زمین و ستاره‌های کهنسال دارد که می‌توان سن آنها را معلوم کرد. این سن باید مساوی یا کمتر از سن کائنات باشد، زیرا نمی‌توان کائناتی را فرض کرد که اشیا درون آن عمر بیشتری از خود داشته باشند. در این روش فرض کنیم که نخستین ستارگان بلافاصله پس از ولادت کائنات متولد شده‌اند. برای
اندازه گیری عمر آنها به مساله
انرژی متوسل می‌شویم. نور ستارگان حاصل از سوختن ذخیره هسته‌ای آنهاست. این سوختن از
هیدروژن و
هلیوم آغاز شده و به سوختن اتم‌های سنگین می‌رسد.
ستارگان تا زمانیکه ذخیره سوختی داشته باشند، باقی می‌مانند، سپس با تمام شدن این ذخیره تغییر ساختار داده و می‌میرند. همه ستارگان به یک اندازه عمر نمی‌کنند. ستاره‌های حجیم و درخشان عمر کوتاهتری دارند. ستارگان بصورت گروهی به دنیا می‌آیند (خوشه). هر خوشه در زمان تولد خود شامل طیف گسترده‌ای از انواع ستارگان است. بنابراین سن هر خوشه را می‌توان از سن ستارگان سالخورده‌اش حدس زد. در کهکشان ما ستارگانی با 14 تا 16میلیارد سال سن وجود دارند که می‌توان گفت عمر کائنات هم در همین حدود است.
بعضی اتمها ناپایدارند و مدتی عمر کرده ، سپس به انواع دیگر اتمها تبدیل می‌شوند. معروفترین آنها
کربن 14 است که
نیمه عمر آن 6000 سال می‌باشد، یعنی پس از این مدت ، مقدار آن نصف خواهد شد. با استفاده از این کربن می‌توان سن هر جسمی را که دارای کربن 14 می‌باشد، تعیین کرد. ولی این 6000 سال در مقایسه با
سن و سال ستارگان و
تاریخ کیهانی زمان بسیار اندکی است. باید از ذراتی با نیمه عمر قابل قیاس با
مقیاس جهانی استفاده کنیم.
عناصر مورد استفاده در سنجش عمر کائنات
- اورانیوم با دو ایزوتوپ اورانیوم 235 با نیمه عمر یک میلیارد سال و اورانیوم 238 با نیمه عمر 5/6 میلیارد سال ، می‌تواند مورد مناسبی برای این سنجش باشد.
- چون اورانیوم 235 بسیار سریعتر از اورانیوم 238 از بین می‌رود، تناسب تعداد ذرات اورانیوم 235 به ذرات اورانیوم 238 پیوسته کاهش می‌یابد. بنابراین فراوانی نسبی این دو ایزوتوپ ، نوعی ساعت شنی جهانی است که گذر زمان را ثبت می‌کند.
- هسته‌هایی با عمر طولانی:
توریوم 232 با نیم عمر 20 میلیارد سال – رنیوم 187 با نیم عمر 50 میلیارد سال – ساماریوم 132 با نیم عمر 60 میلیارد سال؛ با اندازه گیری فراوانی این هسته‌ها می‌توانیم تقویم نسبتا خوبی از رویدادهای گذشته تنظیم کنیم.
این روش به ما امکان می‌دهد که با استفاده از نمونه‌های صخره‌ای
عمر زمین ،
ماه ، و
شهاب سنگ را تعیین کنیم. در کلیه این موارد با دقت حدود 2درصد به 6/4 میلیارد سال رسیده‌ایم. این سنی است که می‌توانیم آنرا به کل
منظومه شمسی نسبت دهیم. به ترکیبی که گذشت می‌بینیم که کهکشانها ،
ستارگان ، و اتمها ، سن کائنات را حدود 15 میلیارد سال تخمین می‌زنند.
مباحث مرتبط با عنوان
