پژوهشی برای تهیه نقشۀ انبساط کیهان

بیگ بنگ: پژوهش انرژی تاریک(DES) فعالیتش را با هدف یافتن پاسخ ِ این پرسش بحث برانگیز که چرا انبساط ِ کیهان اینقدر شتاب دار است، با تهیه ی نقشه ی مادون قرمز از جهان، ترسیم می کند.

این عکس با دوربین انرژی تاریک گرفته شده است که کهکشان NGC 1398 را نشان می دهد. این کهکشان حاوی بیش از صد میلیون ستاره می باشد و در خوشه فورناکس(Fornax) واقع شده، فاصله آن از زمین در حدود ۶۵ میلیون سال نوری تخمین زده می شود.

به گزارش بیگ بنگ، بر طبق ادعای وب سایت “پژوهش انرژی تاریک“، تلاش ها از یک یافته ی جالب توجه اخترشناسان نشأت می گیرد. چرا که آنان ابرنواختری را در دوردست ها و انفجار ستاره ای را مورد بررسی قرار دادند. در سال ۱۹۹۸ میلادی، اخترشناسان دریافتند که کیهان نه تنها در حال انبساط است، بلکه با رشد آن بر سرعت گسترش نیز افزوده می شود. این مسئله تعجب بسیاری را برانگیخت چرا که نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین بیان می دارد که باید گرانش، انبساط کیهان را کندتر نماید.

وب سایت پژوهش انرژی تاریک در ادامه می افزاید: کیهان شناسان به منظور توضیح شتاب کیهانی با دو احتمال روبرو هستند. ۷۰ درصد کیهان در فرمی عجیب که اکنون انرژی تاریک نامیده می‌شود، موجود می باشد. این نشان از وجود نیروی گرانش مخالف با جاذبه ی ماده معمولی را نشان می دهد. همچنین، نسبیت عام باید جایگزین نظریه گرانش جدیدی در مقیاس کیهانی گردد.

مرور کلی

از این موضوع آگاهی داریم که از دهه ی ۱۹۲۰ ادوین هابل با مشاهده ی کهکشان های دوردست متوجه شد کیهان در حال گسترش و انبساط است. بر اساس مشاهدات آنها، کهکشان ها زمانی با سرعت بیشتری حرکت می کنند که فاصله بسیار زیادی با ما داشته باشند. احتمال می رود این انبساط با انرژی حاصل از بیگ بنگ ارتباط داشته باشد که منجر به پیدایش فضا و زمان در حدود ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش گشت. با این حال، توضیح شتاب سخت تر و پیچیده تر است.

انرژی تاریک و ماده تاریک که بیشتر جرم کیهان را تشکیل می‌دهند، از جمله اسرار هویدا نشده ی علم کیهان شناسی به شمار می روند. ماده معمولی قابل مشاهده برای ما، کمتر از پنج درصد کیهان را شامل می‌شود؛ در حالی که انرژی تاریک و ماده تاریک به ترتیب ۶۹ و ۲۷ را به خود اختصاص داده اند. پژوهش انرژی تاریک بین سال های ۲۰۱۳ و ۲۰۱۸ با بهره‌گیری از تلسکوپ چهار متری بلانکو در رصدخانه اینتر-آمریکن سرو تولولو صورت می گیرد. این رصدخانه در بالای کوه های آند شیلی واقع شده است، کشور های ایالات متحده، اسپانیا، انگلیس، برزیل، آلمان، سوئیس و استرالیا از این پروژه حمایت می کنند.

این تصویر که توسط دوربین انرژی تاریک گرفته شده کهکشان مارپیچی NGC 1365 که ۶۰ میلیون سال نوری از ما فاصله دارد را نشان می دهد.

پژوهش فوق با استفاده از دوربین دیجیتال ۵۷۰ مگاپیکسلی DECam میسر گردید چرا که امکان تصویربرداری باریکه های وسیعی را در آسمان فراهم می کند. این پروژه به مشاهده ی ۳۰۰ میلیون کهکشان با فاصله میلیاردها سال نوری از زمین در ۵۲۵ شب خواهد پرداخت. وب سایت پژوهش انرزی تاریک این طور می نویسد: « با گذشت زمان، انتظار می رود دوربین بطور دقیق حرکات کهکشان ها و ابر نواخترها را رصد نماید و پرده از راز الگو های ساختار کیهانی بردارد. هدف کلی، کسب اطلاعات بیشتر در خصوص شتاب انبساط کیهان می باشد.»

در صورت وجود انرژی تاریک، باید چیستی آن را بررسی کرد چرا که دستگاه ها در حال حاضر از تشخیص آن عاجز مانده اند. پژوهش انرژی تاریک چند احتمال را مطرح می کند. احتمال نخست این است که انرژی تاریک همان “انرژی ذاتی” فضای خالی می باشد که گاهی اوقات از آن به عنوان مفهوم کیهان شناسی یاد می کنند. انرژی تاریک فشاری منفی است که رشد و توسعه کیهان را سرعت می بخشد.

اما احتمال دیگر این است که انرژی تاریک یک نوع ِ بی نظیری از ذره باشد و همچنین، بسیار سبک تر از ذرات بنیادی هیگز که در سال ۲۰۱۲ کشف شد. این نتیجه حاصل می شود که چگالی انرژی تاریک با گذشت زمان رو به کاهش می رود. اگر چگالی انرژی تاریک بیشتر و قوی تر گردد، نابودی کامل کهکشان ها، ستارگان و اتم ها دور از انتظار نخواهد بود.

نتایج بدست آمده و تحقیقات آینده

بزرگترین نتیجه در ماه آوریل ۲۰۱۵ حاصل شد، زمانی که دانشمندان نخستین نقشه ماده تاریک را بر پایه ی داده های بدست آمده از “پژوهش انرژی تاریک” منتشر کردند. بر طبق خبر انتشار یافته از آزمایشگاه فرمی، نقشه ها به دانشمندان در درک هرچه بهتر نقش ماده تاریک در ایجاد کهکشان ها کمک شایانی خواهد کرد. انتظار می رود دانشمندان با تجزیه و تحلیل خاصیت انبوه بودن ماده تاریک به موارد جدیدی نیز دست پیدا کنند.

دوربین انرژی تاریک نصب شده بر روی تلسکوپ بلانکو در کشور شیلی

امکان مشاهده ماده تاریک با دستگاه های فعلی وجود ندارد، اما میتوان آن را به کمک اثرات گرانشی مورد مطالعه قرار داد. یکی از نمونه های رایج عدسی گرانشی نام دارد و زمانی که کشش گرانشی ماده تاریک، نور را در کهکشان های دوردست خم می کند، از آن به کار گرفته می شود. حالا این نظریه مطرح می گردد که در این میان، کهکشان ها غلظت هایی از ماده تاریک پدید می آورند. اگرچه نخستین نقشه فقط سه درصد از آسمان را در بر میگیرد که پژوهش انرژی تاریک مسئولیت بررسی اش را بر عهده دارد، اما مشاهدات با پیش بینی ها مطابقت دارند.

در اوایل سال ۲۰۱۶، حجم عظیمی از اطلاعات گردآوری شده توسط دوربین بین نوامبر ۲۰۱۲ و فوریه ۲۰۱۳ انتشار یافت. فهرست حاوی اطلاعاتی در خصوص ۲۵ میلیون شی می باشد. از آنجا که این داده ها بسیار ابتدایی بودند، مسئولان آزمایشگاه فرمی خاطر نشان کردند که در آینده اطلاعات قابل توجهی را عرضه خواهند نمود. کارهای تحقیقاتی آتی پژوهش انرژی تاریک شامل یافته هایی پیرامون امواج گرانشی است. این امواج زمانی تاثیر گذار ظاهر می شوند که شی های بزرگی فضا-زمان را دچار اختلال نمایند.

پژوهش حاضر اطلاعات دیگری را نیز به ارمغان آورده است. در سال ۲۰۱۵، دانشمندان “پژوهش انرژی تاریک” و گروه مستقلی از دانشگاه کمبریج نوع کمیابی از کهکشان های ماهواره‌ای کوتوله کشف کردند. آنان در این راستا از از داده های پژوهش انرزی تاریک بهره بردند. از آنجا که کهکشان های کوتوله کوچکترین کهکشان های شناخته شده هستند، آزمایشگاه فرمی اینطور گزارش کرد:« این کهکشان های کوچک می توانند نقشی کلیدی در درک هر چه بهتر ماده تاریک و فرآیند شکل گیری کهکشان های بزرگتر ایفا کنند.» دانشمندان در طی اکتشاف دیگری در همان سال توانستند هشت کهکشان کوچک دیگر کشف نمایند.

سازمان ناسا در سال ۲۰۱۶ به تکذیب یک نظریه پیشنهاد شده از جانب کنستانتین باتگین و مایک براون – دو دانشمند موسسه فناوری کالیفرنیا – اقدام کرد. نظریه آنها تحت عنوان “سیاره ی نهم” خیلی زود توجه ها را به سوی خود جلب کرد. زمانی که گزارش ها در رسانه های خبری اعلام می شد، پژوهش انرژی تاریک را بعنوان یک تحقیق احتمالی در نظر گرفتند که می تواند در یافتن سیاره ی نهم موثر واقع شود، چرا که صورت فلکی  قیطس، تحت پوشش این تحقیقات قرار دارد؛ یعنی جایی که اخترشناسان در جستجوی سیاره نهم واقع در منظومه شمسی هستند.

مترجم: منصور نقی لو / سایت علمی بیگ بنگ

منبع: space.com

پژوهشی برای تهیه نقشۀ انبساط کیهان, ۵٫۰ out of 5 based on 4 ratings