دقیق‌ترین نقشه از پراکندگی ماده تاریک درون کیهان

* یافته‌ی تازه نشانگر دقت سنجش‌های گذشته از تابش زمینه‌ی ریزموج کیهان است- که از این نظریه پشتیبانی می‌کند که ماده‌ی تاریک و انرژی تاریک بیشتر جهان هستی را ساخته‌اند.

تصور کنید دانه‌ای را در زمین بکارید و بتوانید با دقت بسیار، بلندی درختی که از آن می‌روید را پیش‌بینی کنید. اکنون تصور کنید به آینده بروید و درستی پیش‌بینی خود را با عکس گرفتن نشان دهید.
نقشه‌ی ماده‌ی تاریک که به کمک سنجش‌های همگرایی گرانشیِ ۲۶ میلیون کهکشان در پیمایش Dark Energy Survey به دست آمده. این نقشه حدود یک سی‌ام (۱/۳۰) سرتاسر آسمان را می‌پوشاند و چندین میلیارد سال نوری را در بر می‌گیرد. بخش‌های سرخ دارای انرژی تاریکی بیشتر از میانگین، و بخش‌های آبی کمتر از میانگین‌اند. تصویر در اندازه‌ی بسیار بزرگ‌تر (۳.۴ مگابایت).

اگر این دانه را مانند کیهان آغازین، و آن درخت را مانند چیزی که کیهان امروزی دیده می‌شود در نظر بگیرید، تصوری از آنچه "پیمایش انرژی تاریک" (DES، دی‌ئی‌اس) به تازگی انجام داده خواهید داشت. بر پایه‌ی گزارشی که در نشست "بخش میدان‌ها و ذرات انجمن فیزیک آمریکا" در آزمایشگاه ملی شتابدهنده‌ی فرمیِ وزارت انرژی آمریکا (DOE، دی‌اواس) ارایه شد، دانشمندان دقیق‌ترین سنجشی که تاکنون از ساختار بزرگ-مقیاس امروز کیهان انجام شده را تهیه کرده‌اند.

این سنجش‌ها از مقدار و پراکندگی ماده‌ی تاریک در کیهان امروزی با دقتی انجام شده که برای نخستین بار، با نتیجه‌گیری‌های ماهواره‌ی اروپایی پلانک از کیهان آغازین هماوردی (رقابت) می‌کند. یافته‌ی تازه‌ی دی‌ئی‌اس (درخت، در استعاره‌ی بالا) نزدیک به "پیش‌یینی‌هایی" است که به کمک داده‌های ماهواره‌ی پلانک از کیهان دورست (تخم) به دست آمده بود، و به دانشمندان اجازه می‌دهد شناخت بیشتری از چگونگی فرگشت کیهان در درازنای ۱۴ میلیارد سال پیدا کنند.

اسکات دادلسون از آزمایشگاه فرمی (فرمی‌لب)، و یکی از دانشمندان اصلی این پژوهش می‌گوید: «این دستاوردی فراتر از هیجان‌انگیز است. ما برای نخستین بار توانسته‌ایم ساختار کنونی کیهان را به همان روشنیِ روزگار کودکی آن ببینیم، و مسیر میان یکی به دیگری را دنبال کرده و پیش‌بینی‌های بسیار در آن را تایید کنیم.»

مهم‌تر از همه این که این یافته‌ها پشتیبان نظریه‌ای هستند که می‌گوید ۲۶ درصد کیهان از جنس ماده‌ی رازگونه‌ی تاریک، و فضا انباشته از یک جوهره‌ی نادیدنی دیگر به نام انرژی تاریک است که باعث شتاب شدن گسترش کیهان شده و ۷۰ درصد آن را تشکیل داده است.

تناقض اینست که سنجش پراکندگی ساختار بزرگ-مقیاس کیهان در گذشته‌ی دور ساده‌تر از کیهان کنونی است. در ۴۰۰ هزار سال پس از مهبانگ، کیهان انباشته از گازی برافروخته بود که نور آن تا امروز هم پاییده و دیده می‌شود. نقشه‌ی ماهواره‌ی پلانک از تابش زمینه‌ی ریزموج کیهان نمایی از جهان هستی در روزگار بسیار دور به ما می‌دهد. از آن روزگار تاکنون، گرانشِ ماده‌ی تاریک مواد را به سوی هم کشیده و گرد هم آورده و کیهان را توده‌تر کرده. ولی انرژی تاریک با این روند مخالفت کرده و مواد را از هم دور می‌کند. کیهان‌شناسان با بهره از نقشه‌ی پلانک به عنوان آغاز، می‌توانند دستاورد این نبرد و کشاکش در درازنای تاریخ ۱۴ میلیاردساله‌ی کیهان را با دقت اندازه بگیرند.

جو زونتز، از دانشگاه ادینبرو که بر روی این پژوهش کار می‌کند می‌گوید: «سنجش‌های دی‌ئی‌اس اگر با نقشه‌ی پلانک مقایسه شود، از ساده‌ترین نسخه‌ی نظریه‌ی ماده‌ی تاریک/انرژی تاریک پشتیبانی می‌کند. لحظه‌ای که دریافتیم سنجشمان با دقت ۷ درصد با یافته‌های پلانک سازگاری دارد لحظه‌ای تکان‌دهنده برای همه‌ی گروهمان بود.»

ابزار اصلی دی‌ئی‌اس ، دوربین ۵۷۰ مگاپیکسلی انرژی تاریک (DECam) است، که یکی از نیرومندترین دستگاه‌های موجود است و می‌تواند عکس‌های دیجیتالی از نور کهکشان‌هایی در فاصله‌ی ۸ میلیارد سال نوری زمین بگیرد. این دوربین در آزمایشگاه فرمی که آزمایشگاه اصلی برای سنجش انرژی تاریک است ساخته و آزمایش شده و بر روی تلسکوپ ۴ متری "بلانکوبنیاد ملی علوم، بخشی از رصدخانه‌ی میان‌آمریکایی سرو تولولو که خود بخشی از رصدخانه‌ی ملی اخترشناسی نوری است نصب شده. داده‌های دی‌ئی‌اس در مرکز ملی کاربردهای ابررایانش در دانشگاه ایلینوی در اربانا-شمپین پردازش شده.

دانشمندان دی‌ئی‌اس دارند با بهره از این دوربین، به مدت پنج سال با دقتی بی‌سابقه از یک هشتم آسمان نقشه بر می‌دارند. پنجمین سال این رصدها در ماه اوت آغاز خواهد شد. نتایج تازه‌ای که این هفته منتشر شده از داده‌هایی به دست آمده که در یک سال نخست این پیمایش گرد آمده بود و تنها یک سی‌ام (۱/۳۰) آسمان را می‌پوشاند.

نایجل شارپ، مدیر برنامه‌ در بنیاد ملی علوم می‌گوید: «مایه‌ی شگفتی است که این گروه توانسته‌اند تنها در یک سال از پیمایششان به چنین دقتی دست یابند. اکنون که روش‌های بررسی آنها پیشرفت کرده و آزموده شده، ما مشتاقانه چشم‌انتظار نتایج نامنتظره در ادامه‌ی پیمایشیم.»

دانشمندان دی‌ئی‌اس از دو روش برای سنجش ماده‌ی تاریک بهره جستند. نخست، نقشه‌هایی از جایگاه کهکشان‌ها به عنوان ردیاب درست کردند، و دوم، پیکره‌ی ۲۶ میلیون کهکشان را به دقت سنجیدند تا با بهره از چیزی به نام همگرایی گرانشی، الگوی ماده‌ی تاریک را در میلیاردها سال نوری پدید بیاورند.

جهت انجام این سنجش‌های فرا-دقیق، دی‌ئی‌اس راهکارهای تازه‌ای برای دیدن اعوجاج‌های ریزی که در اثر همگرایی گرانشی در تصویر کهکشان‌ها پدید آمده بود در پیش گرفتند؛ این همگرایی‌های ریز با چشم دیده نمی‌شوند و کار دانشمندان در دیدن آنها، پیشرفت‌های انقلابی نامنتظره‌ای را در شناخت این سیگنال‌های کیهانی امکان‌پذیر می‌سازد. با این فرآیند، دانشمندان توانستند بزرگ‌ترین راهنما برای دیدن ماده‌ی تاریک کیهان را رسم کنند (تصویر بالا). اندازه‌ی این نقشه‌ی تازه‌ی ماده‌ی تاریک ۱۰ برابر چیزیست که دی‌ئی‌اس در سال ۲۰۱۵ منتشر کرد و می‌تواند در پایان ۳ برابر گسترده‌تر نیز بشود.

ارین شلدون، فیزیکدانی در آزمایشگاه ملی بروکهیونِ دی‌اوئی و کسی که در پدید آوردن راهکار تازه‌ی دیدن این همگرایی‌ها همکاری داشت می‌گوید: «این یک تلاش گروهی بسیار گسترده، و نقطه‌ی اوج سال‌ها کار متمرکز است.»

-------------------------
* به دلیل بلند بودن خبر، بخش‌هایی از متن تا اندازه‌ای که به اصل خبر و ارزش علمی آن آسیب نرسد حذف شده.

--------------------------------------------
کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:

واژه نامه:
Dark Energy Survey - cosmic microwave background - dark matter - dark energy - the cosmos - DES - American Physical Society Division of Particles and Fields - U.S. Department of Energy - DOE - Fermi National Accelerator Laboratory - European Space Agency - Planck - Scott Dodelson - Fermilab - Big Bang - Joe Zuntz - University of Edinburgh - Dark Energy Camera - galaxy - Earth - National Science Foundation - Blanco telescope - Cerro Tololo Inter-American Observatory - Chile - National Optical Astronomy Observatory - National Center for Supercomputing Applications - University of Illinois - Urbana-Champaign - Nigel Sharp - gravitational lensing - Erin Sheldon - Brookhaven National Laboratory

منبع: sciencedaily

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه