در طول قرن گذشته، اخترشناسان چند روش برای تخمین سن کیهان پیدا کردند. بااینحال در آغاز قرن جدید، سن قطعی کیهان هنوز مشخص نبود. خوشبختانه، پرتاب "کاوشگر ناهمسان‌گرد ریزموج ویلکینسون" (WMAP) ناسا در سال ۲۰۰۱ و ماهواره پلانک آژانس فضایی اروپا در سال ۲۰۰۹ همه چیز را تغییر داد. آیا می‌دانید دانشمندان چگونه سن کیهان را اندازهگیری می‌کنند؟ برای یافتن پاسخ این سوال تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.
قبل از WMAP و پلانک، بهترین روش برای تعیین سن کیهان متکی بر ثابت هابل بود که سرعت انبساط جهان را توصیف می‌کند.
اخترشناسان برای به‌دست آوردن ثابت هابل، کهکشانهای دوردست را رصد می‌کنند و فاصله (با استفاده از ستاره‌های متغیر قیفاووسی یا سایر اجرام با روشنایی ذاتی شناخته‌شده) و همچنین سرعت دور شدن آن‌ها را از زمین اندازهگیری می‌کنند. سپس با تقسیم سرعت دور شدن کهکشان بر فاصله آن، ثابت هابل را به‌دست می‌آورند. وقتی ثابت هابل مشخص شد، می‌توان حداکثر سن جهان را با محاسبه معکوس این ثابت تخمین زد.
این روش مشکلی بزرگ داشت. مقادیری که ستاره‌شناسان برای ثابت هابل به‌دست آوردند به فرضیه‌های مختلفی درباره چگالی و ترکیب کیهان و روش مورد استفاده برای تعیین فواصل بستگی داشت. بنابراین، اخترشناسان با چهارچوب‌های ذهنی مختلف مقادیر متفاوتی را به‌دست آوردند.
مقادیر به‌دست‌آمده برای ثابت هابل به‌طور کلی در دو گروه قرار داشتند؛ یکی در محدوده ۵۰ کیلومتر بر ثانیه در هر مگاپارسک و دیگری تا ۸۰ کیلومتر بر ثانیه در مگاپارسک (یک مگاپارسک معادل ۳.۲۶ میلیون سال نوری یا حدود ۳۰ میلیارد میلیارد کیلومتر است). این دو گروه محدوده سنی جهان را بین ۱۰ تا ۱۶ میلیارد سال تخمین زدند.
نتیجه تحقیقات گروههای مختلف، از جمله اخترشناسانی که از تلسکوپ فضایی هابل برای اندازهگیری فاصله زمین تا کهکشانهای مختلف استفاده میکردند، ثابت هابل بالاتر و در نتیجه کیهان جوانتر بود. بااینحال، ابهامها همچنان پابرجا بود.
| بیشتر بخوانید: کیهان چقدر بزرگ است؟ |
رویکردهای دیگر برای تعیین سن کیهان شامل اندازهگیری مستقیم سن قدیمی‌ترین اجرام در جهان بود. ستاره‌شناسان می‌توانند سن کیهان را با اندازهگیری فروپاشی عناصر رادیواکتیو تخمین بزنند. این تکنیک سن قدیمی‌ترین سنگ‌های روی زمین را ۴.۴ میلیارد سال و قدیمی‌ترین شهاب‌سنگ‌ها را ۴.۶ میلیارد سال تخمین می‌زند که در واقع قدمت منظومه شمسی را نشان می‌دهد نه کیهان.
به‌دلیل فرضیاتی که درباره فراوانی اولیه ایزوتوپ‌های مختلف وجود دارد، استفاده از این روش برای گازهای راه شیری یا ستاره‌های قدیمی دقت کمتری دارد. این محاسبات سن کیهان را بین ۱۲ تا ۱۵ میلیارد سال با بازه خطای زیاد مثبت یا منفی ۳ تا ۴ میلیارد سال تخمین می‌زنند.
در روشی دیگر، اخترشناسان از اندازهگیری سن ستاره‌های کوتوله سفید برای تعیین سن کیهان استفاده کردند. کوتوله‌های سفید بقایای منقبض‌شده ستاره‌ها هستند که جرمی به‌اندازه خورشید دارند، ولی اندازه زمین هستند. اخترشناسان با پیدا کردن کم‌نورترین و در نتیجه قدیمی‌ترین کوتوله‌های سفید تخمین می‌زنند که آن‌ها چه مدت در حال خنک شدن بوده‌اند.
فهرست کردن کوتوله‌های سفید و اندازهگیری سن آن‌ها قدمت قرص کهکشان شیری را حدود ۱۰ میلیارد تعیین کرد. قرص کهکشان حدود ۲ میلیارد سال پس از مه‌بانگ شکل گرفت. در نتیجه، این روش عمر کیهان را حدود ۱۲ میلیارد سال تعیین کرد.
اندازهگیری سن خوشه‌های ستاره‌ای قدیمی یکی دیگر از روش‌های تعیین سن کیهان است. ستاره‌شناسان با بررسی درخشان‌ترین ستاره‌ها در خوشه‌های کروی می‌توانند حد بالایی سن خوشه را تعیین کنند. آن‌ها برای این کار به درخشان‌ترین ستاره‌های رشته اصلی (مسیر اصلی در نمودار درخشندگی ستاره‌ها در برابر دما) نگاه می‌کنند.
مطالعه خوشه‌های ستاره‌ای با کمک داده‌های ماموریت‌های هیپارخوس و گایا آژانس فضایی اروپا، سن بسیاری از قدیمی‌ترین ستارگان را حدود ۱۳ میلیارد سال نشان می‌دهد. ستاره‌شناسان معتقد هستند که سن آن‌ها به‌خوبی سن کیهان را نشان می‌دهد. زیرا تقریبا هیچ عنصری سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم ندارند و بنابراین باید جزء اولین اجرام تشکیل‌شده هستند.
اختلاف‌نظرها با انتشار داده‌های WMAP به‌طور قابل‌توجهی کاهش یافت و با اعلام آخرین یافته‌های پلانک در سال ۲۰۱۵ کاملا از بین رفت. نتایج این ماموریت‌ها یکی از بزرگ‌ترین بحث‌های تاریخ بشر پایان داد. اخترشناسان با بررسی دقیق تابش پس‌زمینه مایکروویو، عمر کیهان را به 13.8 میلیارد سال، با دقت بیش از 1 درصد، تعیین کردند. نتایج تقریباً به جروبحث پایان دادند، اما عجب بحثی بود.
