جان روچ* – پژوهشی جدید نشان داده است که جهان ما به احتمال زیاد، تحت تأثیر کشش گرانشی ساختارهای عظیم و نامرئی کیهانی که در آن‌سوی افق جهان رؤیت‌پذیر ما واقع شده‌اند، قرار “ندارد”.
دانشمندان در این بررسی، به کمک محاسبات به‌دست آمده از تحلیل انفجارهای ستاره‌ای و همچنین استفاده از قوانین فعلی علم فیزیک، دست به بازآزمایی تئوری معروف “جریان تاریک” زدند و در نهایت، اولین مدارک چالش‌برانگیز علیه این فرضیه را به‌دست آوردند.
در سال ۲۰۰۸ میلادی بود که رصدهای پیوسته اخترشناسان از حرکات دسته‌جمعی صد‌ها خوشه کهکشانی، نشان داد هرآن چیزی که در جهان رؤیت‌پذیر ما- و احتمالاً ماورای آن- واقع شده است، با سرعتی معادل ۳/۲ میلیون کیلومتر بر ساعت، در یک جهت مشترک حرکت می‌کنند. از آنجا که چنین پدیده‌ای را با نحوه توزیع فعلی ماده در جهان نمی‌توان توضیح داد، این دانشمندان مدعی وجود توده‌های عظیمی از ماده شدند که بلافاصله بعد از وقوع مهبانگ از مرز جهان رؤیت‌پذیر ما در رفتند و هم‌اکنون تمام ساختارهای کیهانی درون افق را به‌سوی خود می‌کشند.
در سال ۲۰۱۰ نیز همین تیم، به پشتوانه داده‌هایی که این‌بار فراوانی‌شان در حدود دو برابر از پژوهش پیشین بیشتر بود، پژوهشی تازه منتشر کرد. براساس این پژوهش، برد تأثیرات پدیده “جریان تاریک”، از برآوردهای گذشته هم بیشتر است و تا فاصله ۲/۵میلیارد سال نوری از زمین ادامه می‌یابد. الکساندر کاشلینسکی (Alexander Kashlinsky)، اخترفیزیکدان مرکز فضایی گادرد ناسا که پژوهش سال ۲۰۰۸ را سرپرستی می‌کرد، گفته بود اگر این یافته‌ها به تأیید قطعی برسند، پدیده جریان تاریک، درک فعلی از جایگاه کیهانی ما را متحول می‌کند؛ چراکه وجود ساختارهای عظیم‌الجثه در فراسوی مرزهای جهان رؤیت‌پذیر، حکایت از این می‌کند که جهان ما، ممکن است عضوی از یک “ابرجهان” باشد.
هیچ‌جا مثل خانه آدم نمی‌شود
پژوهشی تازه نیز که این‌بار به جای خوشه‌های کهکشانی، سراغ انفجارهای ستاره‌ای (موسوم به ابرنواختر‌ها) رفته است تا پی به ماهیت جریان تاریک ببرد، از وجود چنین جریانی خبر داده است، اما داده‌های ابرنواختری، سرعت این جریان را در فاصله ۲۴۰ میلیون کیلومتری از زمین، معادل ۹۰۰ هزار کیلومتر بر ساعت تخمین زده‌اند. این سرعت، اندکی بیشتر از آن چیزی است که در مدل استاندارد علم کیهان‌شناسی انتظار می‌رود (و البته فوق‌العاده کمتر از آن چیزی است که تیم کاشلینسکی محاسبه کرده بود)، اما به‌گفته سرپرست این پژوهش، استفان ترنبول (Stephan Turnbull) از دانشگاه واترلوی کانادا، این سرعت، دیگر “آنقدرها مایه نگرانی‌مان نیست”.
او می‌افزاید طبق مجموعه معادلات استانداردی که دانشمندان برای توصیف جهان هستی از آن‌ها بهره می‌گیرند، مشاهدات صورت‌پذیرفته “هنوز هم مطابق با فرضیات هستند و لذا همه چیز عادی است”. در واقع این جریان، که معلوم شد سرعتش از محاسبات پیشین دانشمندان است، می‌تواند ناشی از عاملی متعارف‌تر همچون نیروهای کشندی یک یا چند “ابرخوشه” کهکشانی، و یا حتی یک ساختار کیهانی غول‌آسا در درون مرزهای جهان رؤیت‌پذیرمان باشد، که هنوز در دیدرس اخترشناسان واقع نشده است. اگر چنین باشد، دیگر این جریان را نمی‌توان “تاریک” نامید، چراکه در زبان فیزیک، واژه تاریک به چیزی اطلاق می‌شود که مدل‌های کنونی علم از توصیفش عاجزند.
وقتی‌که “شمع”های ابرنواختری، جریان تاریک را روشن می‌کنند
تیم کاشلینسکی که برای نخستین‌بار پی به وجود این پدیده برده بود، از طریق بررسی ناهمگنی‌های دمایی ِ پراکنده در پهنه تابش “میکروموجی پس‌زمینه کیهان” یا CMB، موفق به تعیین سرعت حرکت دسته‌جمعی خوشه‌های کهکشانی شد. گمان می‌رود این تابش، همان نوری باشد که در قالب مدل استاندارد علم کیهان‌شناسی، در حدود در حدود ۳۸۰ هزار سال پس از وقوع مهبانگ، آزاد شد و هم‌اکنون در تمام نقاط جهان رؤیت‌پذیرمان رخنه کرده است.
تیم کاشلینسکی، با بررسی تأثیراتی که نور گسیلی از گاز داغ میان‌کهکشانی بر تابش CMB اعمال کرده است، قادر به محاسبه سرعت و جهت خوشه‌های کهکشانی بودند، اما در پژوهشی که جدیداً انجام پذیرفته، تیم ترنبول دست به بررسی گونه‌ای خاص از انفجارهای ستاره‌ای، موسوم به “ابرنواخترهای نوع 1a” زدند. شدت درخشندگی این انفجارها همیشه یک مقدار ثابت است و لذا ستاره‌شناسان می‌توانند از این پدیده‌ها به‌عنوان “شمع‌های استاندارد” استفاده کنند و مثلاً به تعیین سرعت حرکت کهکشان‌ها بپردازند (اگر دقت کنید، درخشندگی یک شمع معمولی، همواره ثابت است و می‌توان از روی شدت نور ظاهری‌اش، فاصله آن را از چشم ما تخمین زد). اخترشناسان به کمک همین ابرنواخترهای نوع 1a موفق به تشخیص شتاب فزاینده انبساط کیهان شدند (رجوع کنید به مقاله “به افتخار تاریکی“).
ترنبول و همکارانش، داده‌های حاصل از رصد ۲۴۵ مورد از این ابرنواختر‌ها را مورد بررسی قرار داده است و با روش‌های هوشمندانه ریاضی، موفق به یافتن ردپای جریان نامبرده شدند؛ جریانی که اثراتش، در یک کره فرضی به مرکزیت زمین و شعاع ۲۴۰ میلیون سال نوری، تازه به چشم می‌آمد. ترنبول می‌گوید: “بالاخره فهمیدم که این جریان، در یک جهت مشخص سرعتی معادل ۲۴۹، با خطای ۷۶ کیلومتر بر ثانیه دارد.” این یافته‌ها چندی است که در نشریه علمی Monthly Notices of the Royal Astronomical Society به انتشار رسیده است.
کاشلینسکی، در واکنش به کشفیات جدید تیم ترنبول می‌گوید: “قبول دارم بین چیزی که ما محاسبه کرده‌ایم و چیزی که آن‌ها محاسبه می‌کنند، اختلافاتی وجود دارد، اما مهم این است که هیچگونه اختلاف نظری راجع به وجود این جریان، دیده نمی‌شود.” در واقع جریانی که کاشلینسکی از آن حرف می‌زند، نه‌تنها نسبت به جریانی که ترنبول آن را یافته است، برد بیشتری دارد، بلکه شدتش هم چهار برابر است و رو به سوی جهتی متفاوت دارد.
زورآزمایی کیهانی
تا به اینجا، پژوهشگران چندان امیدی به آشتی دادن کشفیات تیم‌های کاشلینسکی و ترنبول نبسته‌اند، اما این دو تیم هر دو به خطاهایی در محاسبات خود معترف‌اند که در آینده می‌توان با ارتقای مجموعه‌داده‌های مربوط به رصد خوشه‌های کهکشانی و همچنین انفجارهای ابرنواختری، دست به اصلاح هرچه‌بهتر محاسبات فعلی زد و نتیجه این دو بررسی را بیش از پیش به هم نزدیک‌تر کرد. با این حال، احتمال می‌رود که فقط یکی از این دو فرضیه، پیروز این زورآزمایی شود.
کاشلینسکی، که خود اعتقاد دارد پژوهش‌های ترنبول دقیقاً همان چیزی است که بایستی برای آزمودن فرضیه جریان تاریک بدان‌ها متوسل شد، می‌گوید: “امیدواریم که ظرف یک یا دو سال، این پرونده را به نفع یکی از این دو فرضیه ببندیم.”
ترنبول اما می‌افزاید تنها یک احتمال وجود دارد که در آن، حق با هر دو فرضیه باشد. او می‌گوید: “فرض کنید یک قایق بسیار بزرگ داریم.” کاشلینسکی، دست به محاسبه سرعت حرکت قایق زده- که همان جابه‌جایی دسته‌جمعی کهکشان‌ها باشد- و فهمیده که قایق در حال سرعت گرفتن بر پهنه اقیانوس است، اما ترنبول، با محاسبات ابرنواختری‌اش دست به تعیین جابه‌جایی‌های یکی از سرنشینان قایق زده است. “پس یک نفر روی قایق است و قایق هم در حال حرکت، اما … محاسبات ما نشان از وجود حرکات اشخاص در درون قایق داده است.”
اگر آن شخصی که ترنبول مثالش را می‌زند، در قایق ساکن نباشد و مثلاً به اطراف بدود، آن‌وقت هر دو حرکت، هم‌زمان در حال رخ دادن هستند و به‌گفته ترنبول، “نتیجه این دو پژوهش را می‌شود آشتی داد. احتمالش کم است، اما بعید هم نیست”.
توضیحات تصاویر:
بقایای انفجار یک ستاره که طی یک انفجار ابرنواختری از نوع 1a، از بین رفته است / ESA/NASA
*منبع: National Geographic