توزیع “ساختار کیهان” چگونه است؟

کیهان یک آش شله قلمکارِ بدون ساختار نیست، اما هنوز چیزهای زیادی دارد که هیچ دربارۀ آن نمی‌دانیم. اگرچه می‌دانیم که همه چیز توسط یک شبکۀ گسترده و رشته‌ای بهم متصل شده‌اند، اما این فرض را مطرح می‌کنیم که توزیع کهکشان‌ها در بین این رشته‌ها تا حدودی تصادفی است.

به عبارت دیگر، اگر تکه‌ای از آسمان را انتخاب کنید، دانشمندان اصولأ تصور می‌کنند که جهت‌ ِ چرخش تمام کهکشان‌ها در آن تکه از آسمان کم و بیش به طور مساوی و یکنواخت توزیع شده است. خب معلوم است که این فرض ممکن است نادرست باشد.

“لیور شامیر” اخترشناس محاسباتی، از دانشگاه ایالتی کانزاس، یک بررسی بر روی ۲۰۰ هزار کهکشان انجام داد و دریافت که توزیع جهت چرخش کهکشان‌ها الگویی را تشکیل می‌دهد که به هیچ وجه کاملاً تصادفی نیستند. در حقیقت، این الگو را می‌توان در یک تراز چهارقطبی با احتمال بسیار بالاتری نسبت به روش شانسی پیدا کرد – نشان می‌دهد که کیهان اولیه بعنوان یک کلیت می‌توانست مانند یک کهکشان غول‌پیکر چرخش داشته باشد.

شامیر مقالۀ خود را که هنوز مورد بررسی قرار نگرفته در دویست و سی و ششمین نشست انجمن نجوم آمریکا ارائه داد. وی نوشت: «داده‌های تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی(CMB) شواهدی از قطبش احتمالی در مقیاس کیهان‌شناسی نشان می‌دهد و برای ترازبندی چهارگانه مناسب است. این مشاهدات منجر به طرح نظریاتی شده که با “مدل‌ استاندارد کیهان‌شناسی” متفاوت می‌باشد.»

وی افزود: «از آنجاییکه الگوی چرخش یک کهکشان که از زمین قابل مشاهده است نیز نشانه‌ای از جهت واقعی چرخش کهکشان است، الگوی بزرگ‌مقیاس در توزیع جهت چرخش نیز می‌تواند نشانه‌ای از یک کیهانِ در حال چرخش باشد». کهکشان‌های مارپیچ نسبتاً مرتب و کاملاً معین و دارای شکلی شبیه دیسک مسطح، بازوهای مارپیچ و چرخش هستند که می‌توانیم بر اساس تغییر نور دوپلر از طرفین دیسک، آنها را اندازه‌گیری کنیم.

WVlCVtHtyJFGOnnfgQ

نور متمایل به آبی از طول موج‌های کوتاه‌تر ساخته شده و نشان دهندۀ چرخش ِ به سمت ما است. نور قرمز نیز از طول موج‌های بلندتر ساخته شده و نشان دهندۀ چرخش دورتر از ما (دور شدن چرخش) است. فقط دو جهت برای چرخش این کهکشان‌ها وجود دارد – در جهت عقربه‌های ساعت و خلاف جهت عقربه‌های ساعت. اگر جهان از تمام جهت‌ها همسانگرد باشد، همانطور که در اصل کیهان‌شناسی توضیح داده شده، توزیع کهکشان‌ها باید تقریبأ ۵۰-۵۰ و جهت عقربه‌های ساعت و خلاف جهت عقربه‌های ساعت باشد.

اما هنگامی که شامیر سرشماری خود را با استفاده از داده‌های بدست آمده از “پیمایش دیجیتالی آسمان اسلون”(SDSS) و تلسکوپ پیمایش پانورامیک و سیستم واکنش سریع(Pan-STARRS) انجام داد، چیزی بسیار عجیب و غریب پیدا کرد. شکافِ شناسایی شده با کهکشان‌های جهت عقربه‌های ساعت به ۵۱-۴۹ نزدیکتر بود تا خلاف جهت عقربه‌های ساعت. ممکن است این یک تفاوت کوچک به نظر برسد، اما به گفتۀ شامیر، احتمال وجود چنین عدم تقارن در کیهان همسانگرد، حداقل یک در میلیارد است.

وی همچنین دریافت که خود ِ عدم‌تقارن به طور یکنواخت توزیع نمی‌شود. در فاصلۀ نزدیکتر به زمین، شکاف بسته می‌شود و توزیع کهکشان‌ها یکنواخت‌تر است – اما در فاصله‌های دورتر در کیهان، عدم‌تقارن برجسته‌تر است. شامیر معتقد است که این یافته‌ها نشان می‌دهد که کیهان اولیه نسبت به امروز آشفتگی کمتری داشته و ثبات و پایداری آن با گذشت زمان رو به کاهش رفته است.

quadrupole

اختلافات در عدم‌تقارن در نقاط مختلف کیهان، مطابق با یک الگوی چهارقطبی است – یعنی، جهان در یک محور واحد نمی‌چرخد ​​بلکه چهار محور در یک تراز پیچیده قرار دارند. چهارقطبیِ یافت شده در تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی – تابش ضعیف باقیمانده از بیگ بنگ که در سراسر کیهان پر شده است – بعنوان «ناهنجاری»، «مشکل» و «محور شیطان» از آن یاد شده است.

از آنجا که تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی بسیار ضعیف است، ممکن است این سیگنال توسط نور بسیار درخشان کیهان فعلی، آلوده شده باشد. با این حال، اندازه‌گیری چرخش کهکشان‌ها بسیار آسان است، بنابراین تحقیقات شامیر نشان می‌دهد که ناهنجاری چهارقطبی تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی ممکن است حتی دشوارتر از آن چیزی باشد که کیهان‌شناسان تصور می‌کنند.

شامیر می‌گوید: «هیچ خطا یا آلودگی وجود ندارد که بتواند خود را از طریق چنین الگوهای منحصر به فرد، پیچیده و پایداری به نمایش بگذارد. دو پیمایش آسمان متفاوت داریم که الگوهای دقیقأ مشابهی را نشان می‌دهند، حتی وقتی کهکشان‌ها کاملاً متفاوت باشند. هیچ خطایی وجود ندارد که منجر به چنین چیزی شود. این کیهانی است که ما در آن زندگی می‌کنیم. اینجا خانه‌ی ما است.» این تحقیق در وب سایت arXiv.org منتشر شده است.

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

دیدگاهتان را بنویسید