دانشمندان در پی رمزگشایی از “انرژی تاریک”

انرژی تاریک یکی از بزرگترین معماهای علم امروز است. ما اطلاعات اندکی دربارۀ آن داریم؛ این انرژی علاوه بر نامرئی بودن، کل جهان را پر می‌کند. این انرژی کهکشان‌ها را از یکدیگر دور نگه می‌دارد. همین عامل باعث انبساط کیهانی با سرعتی شتاب‌دار می‌شود. اما انرژی تاریک چیست؟

NGC Galaxy Dark Energy Camera scaled

یکی از ساده‌ترین توضیحات این است که انرژی تاریک یک ثابت کیهان‌شناسی است؛ یعنی نتیجه‌ی انرژیِ خودِ فضایِ خالی؛ آلبرت اینشتین این ایده را مطرح کرده است. بسیاری از فیزیکدان‌ها با این توضیح قانع نشده‌اند. آن‌ها خواستار توضیح بنیادی‌تری از ماهیت این انرژی هستند. آیا نوع جدیدی از میدان انرژی است یا سیالی عجیب؟ آیا نشانه‌ای از ناقص بودنِ معادلات گرانش اینشتین است؟ علاوه بر این موارد، ما از سرعت انبساط فعلی کیهان نیز آگاهی نداریم.

اکنون محققان در یک پروژه جدید به جواب‌هایی دست پیدا کرده‌اند. برخی از نسخه‌های این پژوهش در دست داوری است. دانشمندان می‌خواهند بزرگترین نقشه کیهانی سه‌بعدی را که تاکنون ساخته شده است، را منتشر کنند.

به گفته “جولیان بائوتیستا” یکی از محققان: در حال حاضر، تنها راهی که می‌توان به وجود انرژی تاریک پی‌برد، مشاهده اجرام دور کیهانی است. هر چقدر کهکشان دورتر باشند، برای ما جوان‌تر به نظر می‌رسند زیرا نوری که آنها منتشر می‌کنند میلیون‌ها یا میلیاردها سال طول می‌کشد تا به تلسکوپ‌های ما در زمین برسد. به پاس این نوع ماشین زمان، می‌توانیم فواصل مختلف در فضا را در زمان‌های کیهانی مختلف مورد اندازه‌گیری قرار دهیم؛ بدین ترتیب این فرصت پیش می‌آید تا سرعت انبساط جهان را دریابیم.

SDSS Telescope scaled

تلسکوپ اس‌دی‌اس‌اس در رصدخانه آپاچی پوینت- پروژه نقشه‌برداری آسمانی دیجیتال اسلون

ما با استفاده از نقشه‌برداری آسمانی دیجیتال اسلون موفق به اندازه‌گیری بیش از دو میلیون کهکشان و اختروش در طی دو دهه گذشته پرداختیم؛ اختروش‌ها به اجرام دور و بسیار پرنوری اطلاق می‌شود که نیروی خود را از سیاهچاله‌ها می‌گیرند. این نقشه حدود ۱۱ میلیارد سال تاریخچه کیهان را نشان می‌دهد که بدون بررسی باقی مانده است؛ بنابراین، اطلاعاتی جدید درباره انرژی تاریک در اختیارمان می‌گذارد.

نتایج ما نشان می‌دهد که حدود %۶۹ انرژی جهان، مربوط به «انرژی تاریک» است. بر اساس این نتایج، ساده‌ترین شکل انرژی تاریک اینشتین موسوم به ثابت کیهان‌شناسی بار دیگر با مشاهدات ما مطابقت دارد. به هنگام ترکیب اطلاعات حاصل از نقشه با سایر کاوشگرهای کیهانی از قبیل پس‌زمینه ریزموج کیهانی (نور باقی مانده از انفجار بیگ بنگ)، به نظر می‌رسد همگی ثابت کیهان‌شناسی را به سایر توضیحات عجیب درباره انرژی تاریک ترجیح می‌دهد.

علاوه بر این، نتایج ما بینش‌مان را نسبت به چالش‌های اخیر پیرامون سرعت انبساط کیهان، در زمان حال و هندسه فضا گسترش می‌دهد. ترکیب این مشاهدات با مطالعات جهان در دوره‌های ابتدایی پیدایش‌اش می‌تواند خلاءهای موجود در درک‌مان از فرگشت آن را پر کند. اندازه‌گیری نرخ فعلی انبساط کیهان حدود %۱۰ کمتر از مقداری است که با استفاده از روش‌های مستقیم اندازه‌گیری فاصله زمین تا کهکشان‌های نزدیک بدست آمده است. هر دوی این روش‌ها مدعی هستند که کاملاً درست و دقیق‌اند؛ تفاوت آنها نمی‌تواند صرفاً یک تصادف آماری باشد.

Universe Expansion Over Time

دقت eBOSS بر این بحران دامن می‌زند. هیچ توضیحی برای این ناهمخوانی وجود ندارد که در سطح گسترده مورد قبول واقع شده باشد. شاید کسی در یکی از این مطالعات دچار اشتباه شده است. یا شاید زمان استفاده از فیزیک تازه‌ای فرا رسیده است. یکی از احتمالات هیجان‌انگیز این است که یکی از اَشکال ناشناخته ماده متعلق به جهان اولیه و جوان شاید اثری در تاریخچه ما بر جای گذاشته است. این اثر با عنوان انرژی تاریک ابتدایی شناخته می‌شود که گویا در دوره جوانیِ کیهان وجود داشته است. احتمال می‌رود در تغییر سرعت انبساط کیهان نیز نقش داشته باشد.

مطالعات اخیر پیرامون تابش پس‌زمینه ریز موج کیهانی نشان می‌دهد که هندسه فضا شاید دچار انحنا شده باشد، به جای اینکه مسطح باشد؛ این ادعا با نظریه بیگ بنگ همخوانی دارد. اما ما در مطالعات خود به این نتیجه رسیدیم که فضا مسطح و تخت است. حتی پس از این پیشرفت‌های مهم، کیهان‌شناسان سراسر دنیا از سادگیِ انرژی تاریک، تخت بودن فضا و مقادیر جنجالی سرعت انبساط کیهان در تحیر هستند. فقط یک راه برای پاسخگویی به این پرسش‌ها وجود دارد؛ ساختن نقشه‌های بزرگتر و جامع‌تر از جهان.

این مقاله توسط «جولیان بائوتیستا»، محقق دانشگاه پورتسموث نوشته شده است.

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

دیدگاهتان را بنویسید