کیهان از نظم نخستین تا آشوب ساختاری

به گزارش خبرنگار فناوری ایونا؛ در طول میلیارد‌ها سال، کیهان از ساختاری ساده و یکنواخت به شبکه‌ای پیچیده و گسترده از ماده و انرژی تبدیل شده است. با این حال، پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد که روند شکل‌گیری این ساختار‌ها دقیقاً مطابق پیش‌بینی‌های قبلی نبوده است.

بر اساس داده‌های تلسکوپ کیهان‌شناسی آتاکاما (ACT) و ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک (DESI)، دانشمندان با مقایسه نقشه‌های کهکشان‌های امروزی و نور کهن کیهان، به تفاوتی اندک، اما معنادار در میزان «توده‌ای بودن» ماده دست یافته‌اند؛ یافته‌ای که می‌تواند پرده از نیرو‌های ناشناخته یا اثرات پیش‌بینی‌نشده انرژی تاریک بردارد.

کیهان از نظم نخستین تا آشوب ساختاری

جهان هستی در طول تاریخ خود، تحت تأثیر نیرو‌های عظیم گرانشی و انرژی‌های ناشناخته، به تدریج از حالتی یکنواخت به شبکه‌ای از ساختار‌های عظیم، شامل کهکشان‌ها، خوشه‌های کهکشانی و دیوار‌های کیهانی بدل شده است.

اما پژوهش تازه‌ای که به سرپرستی جاشوا کیم و ماتیو مادهاواچریل از دانشگاه پنسیلوانیا انجام شده است، نشان می‌دهد که این مسیر تکامل، به طور کامل با پیش‌بینی‌های مدل‌های اولیه انطباق ندارد. به‌طور خاص، توزیع ماده در کیهان امروز اندکی کمتر از میزان انتظار، «توده‌ای» است.

لایه‌بندی تاریخ کیهانی: شفاف‌سازی روند رشد جهان

این تحقیق که نتایج آن در نشریه معتبر Journal of Cosmology and Astroparticle Physics منتشر شده، بر پایه تحلیل داده‌های نهایی تلسکوپ ACT (انتشار داده‌های DR۶) و سال نخست داده‌های DESI استوار است.

دانشمندان با ترکیب این داده‌ها موفق شدند نوعی «تصویر چندبُعدی» از تکامل کیهان بسازند؛ گویی عکس‌های قدیمی و جدیدی از کیهان را بر روی هم انداخته‌اند تا تغییرات آن را طی میلیارد‌ها سال رصد کنند.

جاشوا کیم، پژوهشگر اصلی این پروژه، می‌گوید: «ACT، که حدود ۲۳ درصد از آسمان را پوشش می‌دهد، تصویری از نوزادی کیهان ارائه می‌دهد. نوری که ACT بررسی می‌کند، نور پس‌زمینه کیهانی یا CMB است که از زمانی که جهان تنها ۳۸۰ هزار سال داشت، در حال سفر است.»

انحنای نور در گذر زمان: اثر عدسی گرانشی

این نور کهن مسیر مستقیمی را طی نکرده است. کیم توضیح می‌دهد که نیرو‌های گرانشی ناشی از ساختار‌های عظیم کیهانی، مانند خوشه‌های کهکشانی، مسیر نور را دچار خمیدگی و اعوجاج کرده‌اند.

این پدیده که «عدسی گرانشی» نام دارد، نخستین بار توسط آلبرت اینشتین پیش‌بینی شد و اکنون ابزاری کلیدی برای کیهان‌شناسان است تا چگالی ماده و ساختار جهان را بسنجند.

از سوی دیگر، داده‌های DESI تصویری به‌مراتب جدیدتر از کیهان ارائه می‌دهد. این پروژه که در رصدخانه کیت پیک آریزونا مستقر است، با مطالعه توزیع میلیون‌ها کهکشان، به ویژه کهکشان‌های قرمز پرنور (LRGs)، نقشه‌ای سه‌بعدی از ساختار جهان ترسیم کرده است.

کهکشان‌های قرمز: نشانه‌هایی از تاریخ کیهانی

کیم داده‌های DESI را به «عکس فارغ‌التحصیلی کیهان» تشبیه می‌کند. همان‌گونه که عکس‌های سالنامه دوران دبیرستان تصویر رشد و تغییر افراد را ثبت می‌کنند، این داده‌ها نیز روند شکل‌گیری و گسترش ساختار‌های کیهانی را در گذر زمان ثبت کرده‌اند.

با تلفیق نقشه‌های عدسی گرانشی CMB از ACT و توزیع کهکشان‌های قرمز DESI، تیم تحقیقاتی موفق شد برای نخستین بار تطبیقی بی‌سابقه بین گذشته و حال کیهان ایجاد کند. به تعبیر مادهاواچریل: «این فرآیند همچون یک اسکن سی‌تی کیهانی است که لایه‌های مختلف تاریخ جهان را آشکار می‌کند.»

/منبع برنا