دانشمندان نقشه جدیدی از پراکندگی و چگالی ماده در کیهان ترسیم کرده‌اند

اخترشناسان یکی از جامع‌ترین نقشه‌ها را از پراکندگی مواد موجود در کیهان گردآوری کرده‌اند.

نظریه‌ای که به طور گسترده پذیرفته شده این است که بیگ بنگ با فرستادن مواد در همه جهات به جهان در حال انبساط همه چیز را آغاز کرد. اما در واقع همه چیز به طور مساوی پخش نشده و پخش مواد تصادفی بود، بنابراین مناطق خاصی نسبت به مناطق دیگر دارای ماده بیشتری بودند. با گذشت زمان، مناطق متراکم‌تر شروع به تشکیل ابرهایی از غبار و گاز کردند که در ادامه به ستاره‌ها، کهکشان‌ها تبدیل شدند.

با مطالعه توزیع ماده در کیهان امروزی، دانشمندان می‌توانند درک بهتری از نیروهایی که جهان را شکل می‌دهند به دست آورند. این شامل معماهایی مانند انرژی تاریک است که اعتقاد بر این است که انبساط جهان را به سرعت در طول زمان سوق می‌دهد.

اکنون دانشمندان یکی از دقیق‌ترین نقشه‌ها را از مواد جهان تا به امروز تهیه کرده‌اند. انجام این کار مستلزم جمع‌آوری حجم عظیمی از داده‌ها از دو بررسی تلسکوپی مختلف و مقایسه آنها با یکدیگر بود که به کاهش احتمال هرگونه خطا کمک می‌کرد.

اولین مورد، Dark Energy Survey است، پروژه‌ای که شش سال را صرف اسکن آسمان در نور ماوراء بنفش، مرئی و نزدیک به فروسرخ نزدیک کرده و تلسکوپ آن بر فراز  ارتفاعات بلند در شیلی قرار دارد.

دومی تلسکوپ قطب جنوب است که پس‌زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) – درخشش پس از انفجار بزرگ – را مطالعه می‌کند.

برای ترسیم این نقشه، دانشمندان روی پدیده‌ای به نام عدسی گرانشی تمرکز کردند. اساساً، اجسام با جرم‌های عظیم  فضازمان را تا حدی منحرف می‌کنند و  مسیر نور در حین عبور خم می‌شود. اندازه گیری وسعت این خمش می‌تواند به دانشمندان اجازه دهد تا محاسبه کنند که چه مقدار جرم و در نتیجه ماده در یک منطقه خاص وجود دارد.

این تحلیل عمدتاً با مدلی که در حال حاضر پذیرفته‌شده ترین مدل جهان است، که به عنوان مدل ماده تاریک سرد لامبدا (ΛCDM) شناخته می‌شود، مطابقت داشت. با این حال، ممکن است تناسب کاملی نداشته باشد – این مطالعه نشان می‌دهد که ماده کمی کمتر از آنچه قبلا فکر می‌کردیم جمع شده، که می‌تواند می‌تواند ارائه یک مدل جدید را باعث شود.

این اولین شکافی نیست که در مدل به اصطلاح استاندارد کیهان‌شناسی ما ظاهر می‌شود. مدل ΛCDM به وجود ماده‌ای مرموز به نام ماده تاریک نیاز دارد که فقط از طریق تأثیر گرانشی آن بر مواد قابل مشاهده است. با این حال، دهه‌ها آزمایش در شناسایی مستقیم آن شکست خورده است.

همچنین مشکلی به نام تنش هابل Hubble tension وجود دارد. اساساً، مشاهده کیهان از یک جهت منجر به یک مقدار مشخص برای آنچه که ثابت هابل نامیده می‌شود، می‌شود. اما مدل ΛCDM، که توسط روش‌های دیگر مشاهده پشتیبانی می‌شود، به مقدار کاملاً متفاوتی منجر می‌شود.

عجیب‌تر این است با وجود اطمینان منطقی از هردو،‌ هیچ همپوشانی بینشان وجود ندارد.

این نقشه جدید از مواد جهان، پایه خوبی برای مطالعات آینده خواهد بود.

این تحقیق در سه مقاله در مجله Physical Review D منتشر شد.

منبع: دانشگاه شیکاگو