ابهام زدایی از انبساط دنیا با بزرگترین نقشه کهکشان ها - وبلاگ سکوت

به گزارش وبلاگ سکوت، ستاره شناسان با بزرگترین نقشه از 56 هزار کهکشان در دنیا هستی در حال ابهام زدایی از مسئله انبساط دنیا هستند.

آسمان شب ممکن است به طرز فریبنده ای ساکن به نظر برسد، اما دنیا دائماً در حال انبساط و توسعه است، به این معنی که همه چیز همچنان در خلأ در حال حرکت و گسترده شدن است. اکنون، نقشه تازهی ده ها هزار کهکشان دوردست به محققان یاری می نماید تا سن و سرعت انبساط دنیا را با دقت بی سابقه ای محاسبه نمایند.

تصور می شود که دنیا حدود 13.8 میلیارد سال قدمت داشته باشد، اما اجرامی مانند ستاره متوشالح که به نظر می رسد حتی قدیمی تر از این باشند، سؤالاتی را در خصوص این تخمین ایجاد نموده اند.

ستاره اچ دی 140283 یا ستاره متوشالح یک ستاره زیرغول است که در فاصله ای در حدود 200 سال نوری نوری از زمین در صورت فلکی ترازو در نزدیکی مرز سحابی اوفیوچوس در کهکشان راه شیری قرار گرفته است. بزرگی ظاهری این ستاره 7/205 است. به دلیل حرکت این ستاره به سمت ما، نور آن تا حدودی به آبی متمایل است. این ستاره برای بیش از یک قرن به عنوان یک ستاره شناخته شده دارای سرعت بالا مورد توجه ستاره شناسان بوده است.

در خصوص انبساط دنیا اگر یک بادکنک خالی از باد را فرض کنیم و روی آن نقاطی را رسم نموده و سپس بادکنک را باد کنیم، مشاهده می کنیم که هرچه حجم بادکنک بیشتر شود، فاصله نقاط از یکدیگر افزایش می یابد. این مفهومِ دنیا در حال انبساط است. انبساط دنیا به معنی افزایش فاصله متریک بین اجسام دنیا با گذشت زمان است. این انبساط، درونی است، یعنی به فاصله نسبی بین اجزای دنیا برمی شود و به معنی حرکت اجسام به سمت فضای بیرون نیست. انبساط دنیا از ویژگی های مهم کیهان شناسی مه بانگ است.

بخشی از این انبساط به خاطر اثر ماند (اینرسی) است، یعنی انبساط کنونی به خاطر این است که دنیا در گذشته منبسط می شده است. بخش دیگر به خاطر نیروی رانش ناشناخته ای است که شاید از یک ثابت کیهان شناسی یا انرژی تاریک آمده باشد. بخش نخست در دنیا آغازین اثر مهم تری بوده است و مدل لامبدا-سی دی ام پیش بینی می نماید که در آینده ثابت کیهان شناسی یا انرژی تاریک اثر مهم تری باشد. هم اینک هر دو عامل اثر کم و بیش برابری دارند. انبساط دنیا به سرعت های بالاتر از سرعت نور می انجامد که برای علاقه مندان مبتدی به فیزیک گمراه نماینده است.

به طور کلی سه گونه مختلف از دنیا در حال انبساط معرفی و گمان زده شده است که هر کدام سرنوشتی متفاوت را برای دنیا توصیف می نمایند. مدل اول، دنیا باز است که تا ابد و در طی دوره زمانی نامحدودی منبسط می شود. مدل دوم دنیای را توصیف می نماید که مسطح است. این بدان معناست که دنیا منبسط می شود و تا بی نهایت این روند ادامه دارد، اما سرعت انبساط آن مدام به صفر نزدیک می شود و بالاخره مدل سوم، دنیای است که دنیا بسته نامیده می شود. در این دنیا انبساط در مدت زمانی محدود ادامه پیدا می نماید و پس از به سرانجام رسیدن آن دنیا به جمع شدن در خود و مکوششی شدن روی می آورد و احتمالاً پس از مکوششی شدن آماده انفجار بزرگ دیگری می شود.

انبساط دنیا حقیقتی است که مدت ها است به اثبات رسیده است، اما مسئله ای که در میزان گیری فاصله کهکشان ها، مستقل از قرمزگرایی آن ها وجود دارد به حدی است که معین نرخ کنونی انبساط موسوم به ثابت هابل به یک فرآیند طاقت فرسا و طولانی در 50 سال گذشته تبدیل شده است. با این وجود، در نتیجه کوشش ها شامل پروژه کلیدی تلسکوپ فضایی هابل و به طور کلی تر، از ترکیب مجموعه وسیعی از شواهد که مدل استاندارد کیهان شناسی را پشتیبانی می نمایند، امروزه به نظر می رسد با خطایی کمتر از 20 درصد و با اطمینان 95 درصد می توان اعتقاد داشت که ثابت هابل برابر با 0.7 است.

همان طور که گفته شد دانشمندان برای محاسبه نرخ انبساط کیهان از یک واحد میزان گیری به نام ثابت هابل استفاده می نمایند که حدود پنج کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک (46.6 مایل در ثانیه در هر مگاپارسک) یا 3.26 میلیون سال نوری تخمین زده می شود. اما این نرخ انبساط نیز سوال ایجاد می نماید، زیرا رویکرد های مختلف برای محاسبه آن مقادیر متفاوتی را به همراه دارد.

اکنون با این نقشه تازه به نام Cosmicflows-4، محققان بیش از هر زمان دیگری به ابهام زدایی از سن و میزان کیهان نزدیک شده اند و میزان ثابت هابل 75 کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک را محاسبه می نمایند.

محققان از هشت روش برای میزان گیری فاصله کهکشان ها استفاده کردند. دو نمونه از این روش ها مختص خودشان بود، در حالی که بقیه از مطالعات قبلی به دست آمده بودند. آن ها با مقایسه این روش های مختلف توانستند نقشه دقیق تری تهیه نمایند.

محققان با Cosmicflows-4 فاصله بین 56 هزار کهکشان و سرعت آن ها را هنگام دورتر شدن میزان گیری کردند. فواصل و سرعت این کهکشان ها که بسیاری از آن ها میزبان صد ها میلیارد ستاره هستند، می تواند بینش بیشتر و عمیق تری در خصوص میزان کیهان ارائه دهد و به نوبه خود به دانشمندان یاری کند تا تاریخ مه بانگ را با دقت بیشتری معین نمایند.

برنت تالی، ستاره شناس موسسه نجوم دانشگاه هاوایی و یکی از رهبران این تحقیق گفت: ما با ترکیب ابزار های دقیق تر و فراوان تر خود می توانیم فواصل کهکشان ها و نرخ انبساط کیهان و سن آن از زمان تولد را با دقت چند درصد میزان گیری کنیم.

چگونه می توان چیزی بی نهایت را ترسیم کرد؟

هیچ کس نمی داند دنیا تا کجا ادامه دارد، اما این تیم تحقیقاتی برای ساخت Cosmicflows-4، فاصله و سرعت هزاران کهکشان را به هشت روش مختلف معین نموده است. آن ها از داده های مطالعات خود و سایرین استفاده کردند و اغلب داده ها از تحقیق ALFALFA HI از رصدخانه منحل شده و فرو ریخته آرسیبو (Arecibo) در پورتوریکو به دست آمد.

کهکشان ها همواره در حال چرخش هستند و سرعت این چرخش همراه با درخشندگی و عناصر دیگر، مانند یک بارکد نوری که دانشمندان آن را طیف می نامند، می تواند فاصله هر کهکشان را آشکار کند. محققان با استفاده از میزان گیری ها و فواصل دقیق از کهکشان های مختلف، حاشیه خطا را بسیار کم نگه داشتند.

منبع: اسپیس

وبلاگ سکوت فضای مجازی دریچه فناوری