התפשטות היקום

התפשטות היקום הוא מונח שמתאר את גידול המרחקים בין נקודות שונות ביקום לאורך הזמן. ההתפשטות היא של היקום עצמו, כלומר, היא מוגדרת כהתרחקות חלקים שונים בתוך היקום ולא כתנועה של החומר ביקום "החוצה". למעשה היקום אינו מתפשט לשום מקום חוץ מעצמו. הקבלה נפוצה לכך היא התרחבות פני השטח של בלון כשמנפחים אותו. אם נצייר נקודות על פני הבלון המרחק ביניהן יגדל כשהבלון יתנפח. זוהי הקבלה בדו-ממד (פני השטח של הבלון). ישנה גם הקבלה נפוצה בתלת-ממד-  תפיחה של לחם צימוקים. כשהלחם תופח המרחק בין הצימוקים גדל. באנלוגיה הזו הבצק התופח של הלחם הוא המרחב הריק עצמו, שהנפח שלו גדל, והצימוקים הם הגלקסיות או צבירי הגלקסיות שכוח המשיכה המקומי ביניהם גובר על התפשטות היקום ומשאיר אותן בגודל קבוע.

התפשטות היקום היא תכונת מפתח במפץ הגדול ותוארה באופן מתמטי בפתרונות של פרידמן, למטר, ווקר ורוברטסון (מטריקת FLRW) לתורת היחסות הכללית.

התופעה התגלתה בסדרה של תצפיות אסטרונומיות שערך האסטרונום האמריקני אדווין האבל בשנות העשרים של המאה העשרים. במסגרת עבודתו במצפה כוכבים, ערך האבל צילומים של גלקסיות רחוקות בעזרת עמיתו וידידו האסטרונום מילטון יומאסון. תוך כדי בחינתם בספקטרומטר אופטי, גילה האבל כי קווי הספקטרום של האור המגיע מגלקסיות רחוקות מוסחים לאדום, מה שמעיד על כך שהגלקסיות מתרחקות זו מזו וכי היקום נמצא בהתפשטות מתמדת.

לפני גילויו של האבל, הוסיף אלברט איינשטיין למשוואותיו את הקבוע הקוסמולוגי, כדי להסביר מדוע היקום במצב יציב ואינו קורס לתוך עצמו עקב כוח המשיכה בין מרכיביו. לאחר פרסום תגליתו של האבל בדבר התפשטות היקום, הגדיר איינשטיין את הוספת הקבוע הקוסמולוגי כ"טעות הגדולה של חייו".

בשנים האחרונות התברר כי לא רק שקצב התפשטות היקום אינו מאט, אלא שהוא מאיץ. תגלית מפתיעה זו אילצה את הקוסמולוגים להוסיף חזרה למשוואות את הקבוע הקוסמולוגי, אותו מרכיב מסתורי שמתאר את כוח הדחייה. אחד הכלים המדעיים החשובים שהובילו לתגלית היה טלסקופ החלל האבל, ומדעני מכון המחקר של טלסקופ החלל מכנים תגלית זו כתגלית החשובה ביותר של טלסקופ החלל, שבזכותה השתלם כל המבצע. אחד ההסברים להתפשטות היקום המואצת הוא קיומה של אנרגיה אפלה שתכונותיה עדיין לא מוסברות בבירור.

חוק האבל הוא ממצא תצפיתי האומר שכל הגלקסיות ביקום נראות כנמצאות במצב של התרחקות מתמדת זו מזו (אך למעשה מה שמתפשט הוא המרחב). יתר-על-כן, מהירות ההתרחקות של כל שתי גלקסיות זו מזו פרופורציונלית למרחק ביניהן. ככל שהמרחק בין שתי גלקסיות גדול יותר, כך גדולה יותר מהירות התרחקותן זו מזו. כאמור זו עובדה שנמדדת בתצפית והיא ניתנת לפירוש הפשוט ביותר כביטוי לכך שהיקום נמצא במצב של התפשטות. היקום מרחיב את ממדיו ללא הרף, מכאן נובע שבעבר היה היקום בעל ממדים קטנים יותר. בפרט נובע מכך, למשל, שצפיפות הגלקסיות בעבר הייתה גדולה מצפיפותן המרחבית כיום. תצפיות בגלקסיות-רדיו מאשרות אף עובדה זו.

התגלית של התפשטות היקום פתחה עידן חדש באסטרונומיה, ובמיוחד בהתפתחות הקוסמולוגיה למדע, שכן מתגלית זו נבעה המסקנה שפעם כל החומר ביקום היה מרוכז בנקודה אחת והתפתח מודל המפץ הגדול המסביר את היווצרות היקום.

כיום כבר ברור כי היקום ימשיך להתפשט לנצח וכוח הכבידה אינו יכול לעצור את התפשטותו, על פי תיאוריות הקיפאון הגדול והקריעה הגדולה.

ראו גם 
 פרמטר הסקלה של היקום
 המושך הגדול
 חומר אפל

קישורים חיצוניים

 
 הרצאות וידאו בנושא קוסמולוגיה והתפשטות היקום, באתר המועדון האסטרונומי

הערות שוליים 

קוסמולוגיה
קוסמוגוניה
אסטרופיזיקה
היקום