بیگ بنگ: مشاهدات پرتو ایکس از صدها خوشه‌ی کهکشانی در فضا، این احتمال را بیان می‌کند که کیهان با توجه به هر جهتی که اخترشناسان به آن نگاه می‌کنند، متفاوت است.

به گزارش بیگ بنگ، دکتر “کنستانتینوس میگکا” اخترشناس دانشگاه بن گفت: «یکی از ستون‌های کیهان‌شناسی، همسان‌گرد(Isotropic) بودن است، به این معنا که کیهان در تمامی جهت‌ها رفتار کاملا یکسانی دارد. پژوهش ما نشان می‌دهد که شاید شکاف‌هایی نیز در این ستون وجود داشته باشد.»

به طور کلی اخترشناسان، بر روی این موضوع که کیهان بعد از بیگ بنگ به صورت پیوسته در حال انبساط است، توافق کامل دارند. می‌توان نحوۀ انبساط کیهان را با پختن یک نان کشمشی مقایسه کرد، همچنان که نان پخته می‌شود، کشمش‌ها (که معرف اجرام کیهانی مثل کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی هستند) از یکدیگر دور شده و در تمام نان (که معرف فضاست) پخش می‌شوند. در صورتیکه کیهان همسان‌گرد باشد، این مخلوط باید در تمام جهت‌ها به صورت کاملا یکنواخت منبسط شود. اما نتایج جدید با این دیدگاه مطابقت ندارد.

دکتر “گریت اسکلنبرگر” اخترشناس دانشگاه هاروارد و مرکز ستاره‌شناسی هاروارد-اسمیتسونین می‌گوید: «براساس مشاهدات ما از روی خوشه‌های کهکشانی، اینکه کیهان با چه سرعتی در حال انبساط است در واقع به این بستگی دارد که ما از چه جهتی به آن نگاه کنیم. این موضوع، شاید با یکی از فرضیه‌های اساسی علم کیهان‌شناسی در تناقض، باشد.

اخترشناسان پیش از این، آزمایش‌های بسیاری را برای فهمیدن این موضوع که آیا کیهان در تمامی جهت‌ها واقعا یکسان است یا خیر، انجام داده‌اند. این آزمایش‌ها شامل استفاده از مشاهدات ِ نوری ستاره‌های منفجر شده و مطالعات فروسرخ کهشان‌ها نیز می‌شوند. برخی از پژوهش‌های قبلی شواهدی ارائه کرده‌اند که احتمالا کیهان همسان‌گرد نیست و برخی پژوهش‌ها خلاف آن را نشان دادند.

آخرین آزمایش با بهره‌برداری از یک تکنیک جدید، مستقل و قدرتمند انجام شده است. این آزمایش بر مبنای ارتباط بین دمای گاز داغی که از یک خوشۀ کهکشانی پخش می‌شود با مقدار پرتو ایکسی که این خوشه تولید می‌کند و به آن “درخشندگی پرتو ایکس خوشه‌ای” گفته می‌شود، طراحی شده است. هرچه دمای گاز یک خوشه بالاتر باشد، درخشندگی پرتو ایکس آن نیز بالاتر خواهد بود.

وقتی دمای گاز ِ پخش شده از خوشه اندازه‌گیری شود، درخشندگی پرتو ایکس آن را می‌توان تخمین زد. این روش از کمیت‌های کیهانی مثل سرعت انبساط کیهان مستقل است. محققان، ابتدا درخشندگی پرتوی ایکس خوشه‌های مورد مطالعۀ خود را تخمین زدند، سپس با روش‌های مختلف که به کمیت‌های کیهانی شامل “سرعت انبساط کیهان” وابسته بود، میزان درخشندگی‌ها را محاسبه کردند.

اخترشناسان از 313 نمونه‌ خوشۀ کهکشانی برای آنالیزهای خود استفاده کردند که شامل 237 خوشۀ مشاهده شده توسط رصدخانه پرتو ایکس چانداری ناسا با مجموع 191 روز پایش و 76 مشاهده با فضاپیمای پرتو ایکس نیوتن با مجموع 35 روز پایش بود. همچنین آنها نمونه‌های خوشه‌های کهکشانی خود را با دو نمونۀ پرتو ایکس قوی دیگر که با استفاده از داده‌های تلسکوپ پرتو ایکس نیوتن و ماهواره پیشرفته کیهان‌شناسی و اخترفیزیک از مجموع 842 خوشۀ کهکشانی مختلف جمع‌آوری شده بود، ترکیب کردند.

این نتایج به محققان، سرعت واقعی انبساط در کل آسمان را نشان داد. براساس این نتایج، مشخص شد که کیهان در برخی جهات با سرعت بیشتری نسبت به جهت‌های دیگر حرکت می‌کند. آنها همچنین یافته‌های خود را با مطالعات گروه‌های دیگر که با استفاده از روش‌های دیگری نشانه‌هایی از نقصان ایزوتروپی در کیهان را مشاهده کرده بودند، مقایسه کردند و در جهت‌هایی که  کیهان کمترین سرعت انبساط را دارد، به توافقات خوبی با آنها دست یافتند.

دانشمندان بر مبنای نظریات کیهان‌شناسی به دو توضیح محتمل برای نتایج خود رسیدند:

یکی از این توضیحات، این است که گروه بزرگی از خوشه‌های کهکشانی در حال حرکت با یکدیگر هستند، اما نه به دلیل انبساط کیهانی.

برای مثال، این امکان وجود دارد که خوشه‌های نزدیک به هم، در اثر گرانش ِ گروه دیگری از خوشه‌های کهکشانی، در یک جهت ِ مشابه کشیده شوند. اگر سرعت حرکت گروهی این خوشه‌ها، به میزان کافی باشد، می‌تواند منجر به بروز خطا در تخمین میزان درخشندگی آن‌ها شود. این حرکت‌های همبسته می‌تواند منجر به سرعت‌های مختلف انبساط در جهت‌های متفاوت شود.

اخترشناسان در نزدیک کهکشان‌ها یعنی در فاصله‌ای کمتر از 80 میلیون سال نوری، اثرات مشابهی را بر نسبیت مشاهده کرده‌اند. زیرا در این فاصله، “جاذبۀ گرانشی متقابل” بعنوان کنترل‌کنندۀ حرکت اجرام شناخته می‌شود. اگرچه نویسندگان این مقاله انتظار داشتند که حرکات خوشه‌ها در فاصله‌های بزرگتر از 20 میلیارد سال نوری، که در این مطالعۀ جدید بررسی شده، کاملا تحت تسلط انبساط کیهان باشد.

توضیح محتمل دیگر، این است که کیهان در تمام جهات بطور یکسان منبسط نمی‌شود.

یک دلیل وسوسه‌کننده این است که سرعت “انرژی تاریک” بعنوان یک نیروی مرموز که باعث تسریع در انبساط کیهان می‌شود، یکنواخت نیست. به بیان دیگر، پرتوهای ایکس ممکن است نشان دهندۀ قوی‌تر بودن انرژی تاریک در برخی قسمت‌های کیهان نسبت به قسمت‌های دیگر باشد، که این امر منجر به سرعت‌های مختلف انبساط خواهد شد.

دکتر “توماس ریپریچ” اخترشناس دانشگاه بن می‌گوید: «این موضوع، همانند این است که مخمر در نان کاملا مخلوط نشده باشد، که در نتیجه‌ی این امر، منبسط شدن در برخی از قسمت‌ها سریع‌تر خواهد بود. اگر ما قدرت‌های مختلف “انرژی تاریک” را در بخش‌های متفاوت کیهان بیابیم، این توضیح می‌تواند قابل توجه باشد. اگرچه، برای دستیابی به توضیحات ِ تکمیلی و حصول یک نتیجۀ قانع‌کننده، به شواهد بیشتری نیاز است.

هر کدام از این توضیحات، نتایج قابل ملاحظه‌ای را در بر خواهند داشت. مطالعات بسیاری در کیهان‌شناسی، شامل مطالعات پرتو ایکس خوشه‌های کهکشانی، با این فرض انجام شده که کیهان “همسان‌گرد” است و حرکت‌های همبسته در آن در مقایسه با انبساط کیهانی در فواصلی که اینجا مورد بررسی قرار گرفته، بی‌اهمیت است. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Astronomy & Astrophysics منتشر شده است.

ترجمه: ندا حائری/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com