“شبکه کیهانی” چقدر تاریک است؟

0
1442

بیگ بنگ: تاری گسترده و نامرئی بر جهان هستی نفوذ پیدا و ریشه بر فضا تنیده است. با وجود نظم بخشیدن به مادۀ مرئی در فضا، این شبکه از دیدگان پنهان مانده، زیرا جنس آن از ماده­ تاریک است که جاذبۀ گرانشی‌اش از خود نوری ساطع نمی­‌کند. به همین دلیل است که این شبکه کیهانی تاکنون از دیدگان ما مخفی باقی مانده است. برای اولین‌بار، محققان تاریک­‌ترین گوشه‌‌های این نواحی را بر آشکار ساختند.

figcropبه گزارش بیگ بنگ، در گذشته­‌های دور، جهان هستی داغ‌تر، کوچک‌تر و چگال‌تر از امروز بود و به طور متوسط، آرام و کسل­ کننده‌­تر بود. چندان تفاوتی در چگالی دو نقطۀ مختلف دیده نمی­‌شد. صد البته فضا به طور کلی محدودتر بود اما جهان در ابتدای آن، به هر سویش که سر می­‌زدید همه ­چیز یکسان بود.

اما تفاوت­‌های تصادفی اندکی در چگالی وجود داشت. کشش گرانشی آن کپه­‌های ماده کمی بیشتر از اطرافیان خود بوده و از این رو ماده به درون آنها سرازیر شد. با بزرگتر شدن آنها، کشش ِ گرانشی قوی‌تر شده و مادۀ بیشتری را به سوی خود کشید و باعث ِ بزرگتر شدن ِ هر چه بیشتر آنها شد و میلیاردها سال به همین منوال سپری شد. همزمان با بزرگتر شدن ِ آنها، فضای اطرافشان خالی­‌تر شد.

در نهایت این قطعات ِ چگال رشد کرده و تبدیل به اولین ستارگان، کهکشان­‌ها و خوشه­‌ها شدند و فضای خالی عظیمی میان آنها شکل گرفت. 13.8 میلیارد سال بعد از این روند ِ ساخت و ساز عظیم، کار هنوز به پایان خود نرسیده، بلکه ماده هنوز در حال ِ خروج از فضاهای خالی و پیوستن به گروه­‌های کهکشانی­‎ای است که در حال تبدیل ­شدن به خوشه­‌های چگال کیهانی هستند. طبق شواهد در حال ِ حاضر شاهد شبکه‌ای وسیع و پیچیده از رشته­‌های ماده هستیم که به «شبکه کیهانی» معروف هستند.

نوری در تاریکی

قسمت اعظم مادۀ جهان هستی ما، تاریک است و برهم­کنشی با نور یا هر گونه مادۀ “طبیعی” که ما به شکل ستاره، ابرهای گازی و دیگر چیزهای جالب توجه می‌­بینیم، ندارد. در نتیجه، قسمت ِ عمدۀ شبکه کیهانی به طور کامل از دیدگان ما پنهان می‌ماند. خوشبختانه وقتی “ماده­ تاریک” در جایی حضور دارد، مادۀ معمولی را به مهمانی دعوت می­‌کند. در چگال­‌ترین بخش‌های کیهان ما، جایی که زمزمۀ گرانشی ماده­ تاریک باعث ِ گرد هم آمدن ِ مادۀ معمولی می‌شود، ما شاهد نور هستیم: شاهد اینکه “مادۀ معمولی” به ستاره‌­ای درخشان تبدیل شده است.

همانند ِ فانوسی دریایی در ساحلی تاریک و دور، ستاره‌­ها و کهکشان­‌ها وجود “ماده­ تاریک” را به ما خبر می‌دهند و شکلی مبهم و کلی از “شبکه کیهانی” را مقابل دیدگان ما به تصویر می­‌کشند. به کمک آنها، ما خوشه­‌ها را می­‌بینیم؛ درست مثل ِ زمانی که در شب سوار هواپیما هستیم و شهرها را زیر پای خود می­‌بینیم. ما می­‌دانیم به طور قطع مقدار بسیار زیادی از ماده­ تاریک در این ساختارهای کهکشانی وجود دارد؛ چرا که نیروی گرانشی غیرقابل تصوری نیاز است تا این کهکشان­‌ها گرد هم آیند.

در سوی دیگر ِ ماجرا، ما براحتی می­‌توانیم این فضاهای خالی را ببینیم. وقتی ماده نباشد، آنها هستند. زیرا هیچ کهکشانی در این نقاط وجود ندارد که نور را به فضا منتشر کند. لذا می­‌دانیم این فضاها، عظیم و خالی هستند. اما عظمت شبکه کیهانی در خطوط ظریف رشته­‌ها نهفته است. این تارهای نازک کهکشانی با میلیون­‌ها سال نوری گستردگی، همانند آزادراه‌­های عظیم کیهانی عمل می­‌کنند که خوشه­‌های بزرگ را به یکدیگر متصل می­‌سازند.

از لنزی تاریک

مظالعۀ تارهای شبکه کیهانی، مشکل­‌ترین بخش تحقیق است. در این بخش­‌ها کهکشان‌های زیادی وجود ندارد. این تارها در هر جهتی گسترده شده‌اند؛ اگر بخواهیم مقایسه کنیم، خوشه­‌ها و فضاهای خالی در مقابل ِ آنها مسئله‌­ای بچه‌­گانه محسوب می‌شوند. از سوی دیگر حتی با وجود اینکه ما به کمک شبیه­‌سازی­‌های رایانه‌­ای در طول دهه­‌ها تلاش از وجود این رشته­‌ها آگاه شده­‌ایم، راستش را بخواهید دیدن ِ آنها به همین سادگی­‌ها نیست.

از طرفی بتازگی گروهی از اخترشناسان پیشرفت زیادی در نقشه­‌برداری از “شبکه کیهانی” داشتند و نتایج  ِ خود را در تاریخ 29 ژانویه 2020 در پایگاه داده arXiv منتشر کردند. این محقان در آغاز، فهرستی از کهکشان­‌های به اصطلاح قرمز پرنور(LRG) را از پژوهش بررسی طیف‌­نگاری نوسان باریونی تهیه کردند. کهشکان­‌های قرمز بسیار غول­آسا بوده و تمایل به قرارگیری در میان توده‌­ای از ماده­ تاریک دارند و اگر کهکشان قرمزی در آن اطراف باشد، خطوطی که این دو را به هم متصل می­‌کنند باید از تارهای ظریف‌­تری تشکیل شده باشند.

خیره­‌شدن به فضای میان ِ این دو چندان سود ندارد، چون چیز زیادی آنجا نیست. بنابراین گروه تحقیقاتی هزاران جفت از کهکشان‌های قرمز را انتخاب کرده، به یک خط کرده و بر روی همدیگر قرار دادند تا تصویری ترکیبی بدست آورند. با استفاده از این تصویر، دانشمندان تمام کهکشان‌­های قابل مشاهده را شمردند و میزان ِ نور آنها را با یکدیگر جمع کردند. با این کار توانستند مقدار مادۀ معمولی موجود در رشته تارهای میان کهکشانی را اندازه‌­گیری کنند. سپس نگاهی به کهکشان‌های پشت آنها و همچنین شکل این کهکشان­‌ها انداختند.

همانطور که نور کهکشان­‌های پس زمینه به تارهای متقاطع تابیده می­‌شد، گرانش مادۀ تاریک ِ این رشته تارها نیز به نرمی نور را منحرف کرده و به آرامی تصویر این کهکشان­‌ها را دست­خوش تغییر کرد. با اندازه­‌گیری این تغییر (دانشمندان آن را Shear می‌­نامند)، گروه تحقیقاتی موفق شد مقدار “ماده تاریک” در تارها را تخمین بزند.

این اندازه‌­گیری با پیش­‌بینی­‌های نظری هم­سو بود (تایید دیگری بر وجود ماده تاریک). همچنین دانشمندان تایید کردند این تارها به طور کامل تاریک نیستند. به ازای هر 351 برابر جرم خورشید، به اندازۀ یک خورشید نور در آنها وجود دارد. این نقشه به صورت تقریبی است، اما اولین نقشه‌­ای است که ما داریم و به طور قطع نشان می­‌دهد با اینکه شبکه کیهانی، اغلب تاریک است، اما در آن نور نیز وجود دارد.

ترجمه: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: livescience.com



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.