آیا انرژی تاریک در حال تغییر است؟آیا انرژی تاریک در حال تغییر است؟
نتایج تحقیق یک تیم پژوهشی در کره جنوبی حاکی از آن است که شاید جهان، به جای ادامه انبساط، در آینده مسیری معکوس را طی کند و کهکشانها تحت تاثیر گرانش، به سوی یکدیگر کشیده شوند، و در نتیجه جهان با پدیدهای موسوم به «مهرُمب» یا انهدام بزرگ به پایان برسد.
پژوهشگران این تحقیق میگویند ممکن است در آستانه یکی از بزرگترین کشفیات اخترشناسی در چند دهه اخیر باشند.
در مقابل، گروهی از اخترشناسان این نتایج را زیر سوال بردهاند، هرچند تاکنون نتوانستهاند ادعاهای تیم پژوهشی کره جنوبی را به طور کامل رد کنند.
انرژی تاریک چیست؟
اخترشناسان سالها بر این باور بودند که انبساط جهان، که حدود 13/8 میلیارد سال پیش با مهبانگ آغاز شد، به تدریج و تحت تاثیر نیروی گرانش کند خواهد شد.
اما در سال 1998، شواهدی از وجود نیرویی ناشناخته به دست آمد: انرژی تاریک که باعث میشود انبساط جهان نهتنها کند نشود، بلکه شتاب بگیرد. مطالعه ابرنواخترها، یعنی ستارگان بسیار درخشانی که در پایان عمر خود منفجر میشوند، نشان داد که کهکشانهای دوردست با سرعتی رو به افزایش از یکدیگر دور میشوند.
برخی نظریهها بر این اساس پیشبینی کردند که اگر این روند ادامه یابد، ممکن است جهان به مرحلهای برسد که ستارگان آنقدر از هم فاصله بگیرند که آسمان شب تقریبا تهی به نظر برسد. در سناریویی افراطیتر، حتی احتمال وقوع پدیدهای موسوم به «مهگسست» یا گسست بزرگ مطرح شد که در آن، ساختار خودِ اتمها نیز از هم فرو میپاشد.
این بحثها در ماه مارس و با انتشار نتایج غیرمنتظرهای از ابزاری به نام «طیفسنج انرژی تاریک» یا «دِسی» که روی تلسکوپی در بیابان آریزونا نصب شده شدت گرفت.
دسی برای مطالعه دقیقتر انرژی تاریک ساخته شده و توانسته شتاب میلیونها کهکشان را با دقتی کمسابقه اندازهگیری کند. اما دادههایی که این ابزار ارائه داد، بسیاری از اخترشناسان را غافلگیر کرد.
به گفته اوفر لاهاو از کالج دانشگاهی لندن، که در پروژه دسی مشارکت دارد، دادهها نشان میدهد شتاب دورشدن کهکشانها در گذر زمان تغییر کرده است؛ نتیجهای که با برداشتهای پذیرفتهشده از کیهانشناسی سازگار نیست.
او میگوید: «حالا که میبینیم انرژی تاریک ابتدا تقویت میشود و سپس تضعیف، به یک سازوکار کاملا تازه نیاز داریم. این موضوع میتواند کل فیزیک را دستخوش دگرگونی کند.»
در ماه نوامبر، انجمن سلطنتی اخترشناسان بریتانیا، پژوهشی از یک تیم کره جنوبی منتشر کرد که این تردیدها را پررنگتر کرد و نشان داد رفتار انرژی تاریک ممکن است حتی پیچیدهتر از چیزی باشد که تاکنون تصور میشد.
پروفسور یونگ ووک لی از دانشگاه یانسه در سئول و همکارانش به دادههای ابرنواخترهایی بازگشتند که 27 سال پیش برای نخستین بار پرده از وجود انرژی تاریک برداشته بود. آنها اینبار، به جای آنکه روشنایی این انفجارهای ستارهای را ثابت فرض کنند، سن کهکشانهای میزبان را در محاسبات خود لحاظ کردند تا به برآورد دقیقتری از روشنایی واقعی ابرنواخترها برسند.
این بازبینی نشان داد که نهتنها انرژی تاریک در گذر زمان تغییر کرده، بلکه شتاب انبساط جهان نیز در حال کاهش است.
یونگ ووک لی به بیبیسی میگوید: «سرنوشت جهان تغییر خواهد کرد. اگر انرژی تاریک ثابت نباشد و تضعیف شود، کل چارچوب کیهانشناسی مدرن دگرگون میشود.»
اگر آنطور که نتایج پژوهش پروفسور لی نشان میدهد، نیروی رانش کهکشانها یا همان انرژی تاریک در حال تضعیف باشد، این احتمال وجود دارد که با ضعیف شدن بیش از حد آن، نیروی گرانش دوباره برتری یابد و کهکشانها را به سمت یکدیگر بکشد.
او میگوید: «به جای مهگسست، اکنون مهرمب هم به عنوان یک سناریوی محتمل مطرح شده است. اینکه کدام سرنوشت رقم بخورد، به ماهیت واقعی انرژی تاریک بستگی دارد که ما هنوز پاسخ روشنی برای آن نداریم.»
پژوهش پروفسور لی پس از بررسی متخصصان دیگر، در یکی از نشریات معتبر انجمن سلطنتی اخترشناسان بریتانیا منتشر شد. با این حال، بسیاری از اخترشناسان برجسته با این نتیجهگیریها موافق نیستند.
جورج افتساتیو از موسسه اخترشناسی دانشگاه کمبریج میگوید: «به نظر من این نتایج بیشتر بازتاب پیچیدگیها و بینظمیهای خودِ ابرنواخترهاست. از آنجا که رابطه میان سن و درخشندگی آنها چندان مستحکم نیست، دادن یک ′اصلاحیه′ در این مورد را کار خطرناکی میدانم. به نظرم این استدلال ضعیف است.»
دیدگاه غالب همچنان این است که جهان با تکیه بر انرژی تاریک، که تقریبا ثابت مانده، با شتاب به انبساط خود ادامه میدهد. اما یونگ ووک لی این انتقادها را قاطعانه رد میکند.
او میگوید: «دادههای ما بر پایه بررسی 300 کهکشان استوار است. از نظر آماری، احتمال اینکه نتایج ما صرفا یک اتفاق تصادفی باشد، تقریبا یک در تریلیون است. بنابراین، عمیقا باور دارم که همین الان هم تحقیقات ما بسیار بسیار مهم است.»
پس از انتشار نتایج تیم تحقیق کره جنوبی، دو تیم پژوهشی دیگر میزان درخشندگی برخی از این ابرنواخترها را دوباره بررسی کردند. آنها به سراغ مطالعهای رفتند که مبنای نتایج جنجالی پروژه دِسی در ماه مارس و آغازگر همه این بحثها بود. آنها این کار را برای بازبینی دقیق نتایج ماه مارس انجام دادند، چرا که ادعای تغییر انرژی تاریک بسیار بحثبرانگیز بود.
هر دو تیم کمی از قطعیت یافتههای اولیه فاصله گرفتهاند، اما آن شواهد و دادهها حتی پس از بررسیهای دقیق و موشکافانه، همچنان پابرجا هستند.
به همین دلیل، بحثهای داغ و گاه جنجالی همچنان ادامه خواهد یافت: اینکه آیا کیهان دارد به آرامی راز ماهیت واقعیاش را با ما در میان میگذارد، یا اینکه اخترشناسان تنها در تعقیب سرابهای آسمانی هستند.
تا امروز صدها مقاله علمی در این زمینه منتشر شده و اخترشناسان درباره بهترین توضیح ممکن به دو دسته تقسیم شدهاند. به گفته رابرت مسی، معاون انجمن سلطنتی اخترشناسان، این اختلاف نظر نهتنها بد نیست، بلکه بخشی طبیعی از پیشرفت علم است.
او میگوید: «چه کسی دوست ندارد بداند جهان چگونه آغاز شده و چگونه به پایان میرسد؟ انسانها همیشه، چه از نگاه دینی و چه از دید علمی، شیفته این پرسش بودهاند.»
«اینکه بتوانیم تصور کنیم میلیاردها سال بعد همهچیز چگونه پایان مییابد، واقعا شگفتانگیز است.»
جیمز وب سیاهچالهای ۱۰۰ میلیون برابر خورشید کشف کردجیمز وب سیاهچالهای ۱۰۰ میلیون برابر خورشید کشف کرد
بیگ بنگ: تلسکوپ فضایی جیمز وب «نقطه قرمز بزرگی» را در جهان باستان رصد کرده است که به نظر میرسد یک سیاهچالهای پرجرم و سیریناپذیر باشد.
به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، تلسکوپ فضایی جیمز وب مرزهای تازهای را با آشکار کردن اجرامی که حتی تصور وجودشان را هم نداشتیم، در اخترفیزیک خارجکهکشانی گشوده است و ما تازه در آغاز این ماجراجویی هستیم.
با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، اخترشناسان یک سیاهچاله فوقالعاده پرجرم و حریص را کشف کردند که در دورهای از تاریخ کیهان به نام ظهر کیهانی(Cosmic Noon) وجود داشته است. دورهای که حدود چهار میلیارد سال پس از بیگ بنگ رخ داده است. این کشف میتواند به روشنتر شدن معمای چگونگی رشد سیاهچالههای غولپیکر که جرمشان به میلیونها و حتی میلیاردها برابر جرم خورشید میرسد، کمک کند.
این سیاهچاله بخشی از مجموعه اجرامی است که تلسکوپ فضایی جیمز وب در کیهان آغازین شناسایی کرده است. اجرامی مرموز که به نام نقاط قرمز کوچک (Little Red Dots) شناخته میشوند؛ لکههای سرخرنگی از نور که تنها به لطف چشم فروسرخ و بسیار قدرتمند این تلسکوپ ۱۰ میلیارد دلاری دیده شدهاند.
اما با جرمی معادل ۱۰۰ میلیون برابر خورشید، در حقیقت هیچ چیز «کوچکی» در مورد این سیاهچاله وجود ندارد. گروه کشفکننده برای آن نامی نمادین برگزیدند: BiRD که مخفف عبارت Big Red Dot (نقطه قرمز بزرگ) است.
سیاهچالهها خودشان هیچ نوری ساطع نمیکنند و در واقع هر نوری را که به آنها بتابد، به دلیل نیروی گرانش عظیمشان به دام میاندازند. با این حال، زمانی که این غولهای کیهانی در میان حجم عظیمی از ماده قرار دارند و از آن تغذیه میکنند، این مواد و نیز فوارههای پرانرژی که از قطبهای سیاهچاله بیرون میزنند، جرمی بسیار درخشان به نام اختروش پدید میآورند. این اجرام از فواصل بسیار دور قابل مشاهدهاند؛ برای نمونه، نوری که از بِرد به زمین رسیده، ۱۰ میلیارد سال در راه بوده است.
بِرد در ناحیهای از آسمان کشف شد که در نزدیکی یک اختروش شناختهشده به نام J۱۰۳۰ قرار دارد و خودش نیز یک سیاهچاله فوقالعاده پرجرم در فاصله حدود ۱۲.۵ میلیارد سال نوری از زمین است. این بخش از آسمان پیشتر نیز بهخوبی مورد مطالعه اخترشناسان قرار گرفته بود، از جمله گروهی پژوهشی از مؤسسه ملی اخترفیزیک ایتالیا (INAF). اما زمانی که آنها بهدقت تصاویر و طیفهای بهدستآمده از ابزار NIRCam تلسکوپ جیمز وب را بررسی کردند، منبع نوری غیرعادیای را دیدند. نقطهای درخشان در نور فروسرخ که پیشتر در دادههای پرتو ایکس یا رادیویی دیده نشده بود.
“فدریکا لوییچانو” سرپرست تیم و پژوهشگر میگوید: از تصاویر کالیبرهشده، فهرستی از منابع موجود در میدان دید تهیه کردیم. همانجا بود که متوجه این جرم شدیم. جرمی درخشان و نقطهمانند که نه ستاره بود و نه در فهرستهای قبلی اشعه ایکس یا رادیویی وجود داشت. طیف آن را تحلیل کردیم؛ آن چه که اطلاعاتی درباره ترکیب شیمیایی و ویژگیهای فیزیکی جرم به ما میدهد.
عنصرها نور را در طولموجهای خاصی جذب یا منتشر میکنند، بنابراین هر عنصر اثر انگشت نوری خود را دارد که در طیف آن دیده میشود. ما سیگنالهای واضحی از هیدروژن یافتیم بهویژه خطی به نام پاشن گاما (Paschen gamma) که نشاندهنده وجود هیدروژن یونیزهشده است و همچنین نشانههایی از هلیوم که در حالت جذب دیده میشود.
“لوییچانو” میگوید: این جزئیات به ما امکان داد تا فاصله این سیاهچاله را برآورد کنیم و دریافتیم که در مقایسه با بیشتر نقاط قرمز کوچک شناختهشده، نسبتا به ما نزدیکتر است. از تحلیل طیف این منبع همچنین توانستیم جرم سیاهچاله مرکزی را تخمین بزنیم که حدود ۱۰۰ میلیون برابر جرم خورشید است.
نقاط قرمز کوچک اجرامی بسیار فشرده با ویژگیهای طیفی غیرمعمول هستند. نظریههای گوناگونی درباره ماهیت آنها وجود دارد؛ از جمله فرضیهای تازه که میگوید ممکن است نوعی جرم آسمانی جدید باشند که به آنها ستارگان سیاهچالهای (Black Hole Stars) گفته میشود.
اما یکی از نظریههای غالب این است که نقاط قرمز کوچک در واقع سیاهچالههای در حال تغذیه و رشد هستند. مشکل اینجاست که اگر واقعا چنین باشد، ناحیه اطرافشان باید تابش پرقدرتی در محدوده پرتو ایکس منتشر کند، اما این موضوع در مورد نقاط قرمز کوچک از جمله این سیاهچاله مشاهده نمیشود.
یکی از توضیحات ممکن این است که این نقاط در واقع بذرهای اولیه سیاهچالههای عظیم هستند که هنوز درون پوشش ضخیمی از گاز و غبار پنهان هستند. این لایهها تابش پرانرژی پرتو ایکس را جذب میکنند، اما اجازه میدهند نور فروسرخ با انرژی پایینتر عبور کند و به ما برسد.
با این حال، حتی در میان نقاط قرمز کوچک شناختهشده، “بِرد” موردی غیرعادیتر از بقیه است. “لوییچانو” توضیح میدهد: پیش از “بِرد” فقط دو نقطه قرمز کوچک دیگر با ویژگیهای طیفی مشابه، از جمله خطوط هلیوم و پاشن گاما در همین فاصله کیهانی شناخته شده بود. وقتی طیف این سیاهچاله را با آن دو مقایسه کردیم، شباهتهای قوی دیدیم. پهنای خطوط، جذب، جرم سیاهچاله و چگالی گاز تقریبا مشابه بودند. این موضوع باعث شد نتیجه بگیریم “بِرد” نیز به همان خانواده نقاط قرمز کوچک تعلق دارد.
تا پیش از این تصور میشد این اجرام تا زمان «ظهر کیهانی» (حدود ۱۱ میلیارد سال پیش) رو به زوال رفته باشند، اما محاسبات این گروه نشان میدهد که این نقاط در آن زمان هنوز بهوفور در کیهان وجود داشتهاند. چالش بعدی گسترش این پژوهش به تعداد بیشتری از نقاط قرمز کوچک نزدیکتر است تا بتوانیم جزئیات بیشتری از آنها به دست آوریم و تصویری کاملتر بسازیم. تلسکوپ جیمز وب مرزهای تازهای را در اخترفیزیک خارجکهکشانی گشوده و اجرامی را آشکار کرده که حتی تصورشان را هم نمیکردیم و ما تازه در آغاز این ماجراجویی هستیم.
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: space.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=109428
