کائنات با سرعتی بیش از آنچه فکر می‌کنیم در حال انبساط است

بزرگی جهان هستی خارج از تصور انسان است. طبق تحقیقات یک تیم پژوهشی که برنده جایزه نوبل نیز شده‌اند، گیتی با سرعتی حدود 9 درصد بیشتر از آنچه ما می‌اندیشیم در حال توسعه و انبساط است. این شتاب سریع افزایش انبساط و گسترش جهان را معمولا با استناد به ماده اسرارآمیزی به نام «انرژی تاریک» توضیح می‌دهند. اما ممکن است مشاهدات دانشمندان دقیق نباشد و «انرژی تاریک» برای توضیح این پدیده کافی نباشد. شاید چیزی قوی‌تر در کمین جهان هستی است.

مقاله‌ای در مورد این موضوع توسط ریس (Riess) و همکارانش به چاپ رسیده که مورد تایید ژورنال معتبر اخترفیزیک (The Astrophysical Journal) نیز قرار گرفته است. این مقاله اختلاف بین دو روش اندازه‌گیری انبساط جهان را نشان می‌دهد (منبع).

 
مسئله انبساط
یکی از روش‌های اندازه‌گیری انبساط جهان به بررسی دقیق فرورفتگی‌های ایجاد شده در تابش زمینه کیهانی (cosmic microwave background) می‌پردازد. تابش زمینه کیهانی یکی از پیش‌بینی‌های نظریه مِه‌بانگ (The Big Bang theory) است. نظریه مه‌بانگ، مدل کیهان‌شناسی پذیرفته ‌شده جهان، از دوران کهن شناخته ‌شده است. این نظریه بیان می‌کند که گیتی از یک وضعیت بسیار چگال (متراکم) نخستین آغاز شده و در گذر زمان انبساط یافته ‌است. طبق این نظریه، عالم نخستین، پلاسمای داغی از فوتون‌ها، الکترون‌ها و باریون‌ها بوده است. فوتون‌ها پیوسته با الکترون‌ها برهم‌کنش تامسون داشتند. برهم‌کنش تامسون اعلام می‌کند که الکترون‌ها در محیطی ابرگونه از جنس بار مثبت پراکنده شده‌اند؛ جرم فضای ابرگونه تقریبا صفر است و سنگینی اتم ناشی از وجود تعداد زیاد الکترون در آن است. با انبساط جهان و پایین ‌آمدن دمای آن، الکترون‌ها با پروتون‌ها ترکیب شدند و اتم‌های هیدروژن را ساختند. این پدیده بازترکیب یا واجفتیدگی نام دارد (زیرا ماده و تابش از این زمان به بعد با هم جفت نبودند). از آن زمان تاکنون این فوتون‌ها همچنان سردتر می‌شوند. دمای کنونی آن‌ها K 2/72 است و تا جایی که انبساط عالم ادامه داشته باشد سردتر خواهند شد.

تابش زمینه کیهانی که امروز به ما می‌رسد مربوط به زمان واجفتیدگی، یعنی 13/7 میلیارد سال پیش است که این نتیجه فرضیه انبساط جهان را تایید می‌کند. بزرگ‌ترین موفقیت‌های نظریه مه‌بانگ پیش‌بینی طیف کامل جسم سیاه و نیز پیش‌بینی دقیق ناهمسانگردی‌های تابش زمینه کیهانی است. ماهواره‌های فضایی مانند دابلیو مپ (WMAP) و پلانک (Planck) نوسانات کوچک در دما در تابش زمینه کیهانی را اندازه‌گیری کرده‌اند (منابع: space، big-bang-theory).
 
روش دیگری که توسط ریس و همکارانش مورد استفاده قرار گرفت عبارت بود از اندازه‌گیری فاصله کهکشان‌هایی که ظاهر می‌‌شوند و از ما فاصله می‌گیرند و موجب گستردگی کیهان می‌شوند. در این روش با استفاده از اندازه‌گیری درخشندگی ستاره‌ها و ابرنواخترها (Supernova) فاصله آن‌ها را اندازه می‌گیرند. این اندازه‌گیری منجر به کشف انرژی تاریک شد.

ریس و دو فیزیکدان دیگر در سال 2011 میلادی به خاطر مطالعات و نتایج درخشان تحقیقات‌شان مفتخر به دریافت جایزه نوبل شدند. آن‌ها اعلام کردند که نور ساطع ‌شده از بیش از 50 ستاره در حال انفجار دوردست بسیار ضعیف‌تر از حد انتظار است؛ به عبارت دیگر، این کهکشان‌ها باید با سرعتی مرتبا در حال افزایش در حال دور شدن از هم باشند. این شتاب گرفتن سرعت دور شدن کهکشان‌ها از هم ناشی از چیزی است که دانشمندان آن را انرژی تاریک می‌نامند؛ نیرویی کیهانی که یکی از اسرار بزرگ جهان است. اما واقعیت این است که یافته‌های جدید مسئله را بغرنج‌تر و پیچیده‌تر کرد (منبع).

طوفان در فنجان چای
هر دو روش اندازه‌گیری جهان باستان و روش‌های نوین امروزی دقیق‌تر خواهند شد اگر در معرض یک اثر سیستماتیک و منظم قرار گیرند. روش مدرن ریس با استفاده اندازه‌گیری پالس ستارگان انجام شد؛ در حال حاضر آژانس فضایی اروپایی جیا میژن (The European Space Agency’s Gaia mission) میلیون‌ها ستاره در کهکشان راه شیری را با دقت بسیار زیاد اندازه‌گیری می‌کند تا آنجا که می‌توان از آن به عنوان معیار استفاده کرد.
 
این پژوهش‌ها بیانگر آن است که میلیاردها سال بعد جهان به «مکانی بسیار بسیار بزرگ، اما بسیار سرد و متروک بدل می‌شود». سرنوشت نهایی را در جهت مقابل مه‌بانگ یا انفجار بزرگ در آغاز جهان، گسیختگی بزرگ (big rip) می‌نامند، که بیانگر از هم گسیخته شدن کهکشان‌ها از یکدیگر است. کهکشان‌ها با چنان سرعتی از یکدیگر دور خواهند شد که دیگر نورشان نخواهد توانست مانند زمان حاضر با گذر از جهان به ناظران دوردست برسد و آسمان سیاه به نظر خواهد رسید. برای تقریبا یک قرن نظر بر این بود که جهان در پیامد مه‌بانگ از 13/7 میلیارد سال پیش در حال انبساط است. اما کشف ریس و دیگر فیزیکدانان که اعلام کردند سرعت انبساط یافتن کهکشان در حال افزایش است، شگفتی‌آور بود. اگر سرعت این انبساط به طور مداوم در حال افزایش بماند، جهان به مکانی بسیار سرد بدل خواهد شد (منابع: hubblesite، theguardian، space و big-bang-theory).
 

منابع: hubblesite/ theguardian/ space/ big-bang-theory/ newscientist/ nobelprize/ space/ planck/ newscientist