جهان دارد داغ و دغ‌تر می‌شود

* بر پایه‌ی پژوهشی تازه، جهان هستی دارد داغ‌تر میشود و دمای آن در درازنای ۱۰ میلیارد سال گذشته حدود ۱۰ برابر شده است.

این پژوهش به بررسی تاریخچه‌ی گرمایی کیهان در ۱۰ میلیارد سال گذشته پرداخته شده و دریافته که در این بازه‌ی زمانی، میانگین دمای گازها در سرتاسر کیهان بیش از ۱۰ برابر شده و اکنون به حدود ۲ میلیون درجه‌ی کلوین رسیده است- تقریبا ۴ میلیون درجه‌ی فارنهایت.

تصویر: شبیه‌سازی رایانه‌ایِ فرگشت و تکامل ساختار بزرگ-مقیاس کیهان (پایین) و دمای کیهان (بالا). زمان از چارچوب‌های سمت چپ به سمت راست پیش می‌رود: سمت راستی‌ترین چارچوب روزگار کنونیِ کیهان را نشان می‌دهد.

یی-کوان چیانگ، نویسنده‌ی اصلی این پژوهش از مرکز کیهان‌شناسی و اخترفیزیک ذره‌ای در دانشگاه ایالتی اوهایو می‌گوید: «این سنجش تازه‌ی ما تاییدی سرراست بر کار بنیادیِ جیم پیبلس (برنده‌ی نوبل فیزیک سال ۲۰۱۹) است که نظریه‌ی چگونگی پیدایش ساختار بزرگ-مقیاس کیهان را ارایه داد.»

ساختار بزرگ-مقیاس کیهان به الگوهایی جهانی از کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی در مقیاس‌های فراتر از تک-کهکشان‌ها اشاره دارد. این ساختار دستاورد رُمبش گرانشیِ ماده‌ی تاریک و گاز است.

چیانگ میگوید: «همزمان با فرگشت (تکامل) کیهان، نیروی گرانش هم ماده‌ی تاریک و گازها را به درون کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی می‌کشاند. این کشش خشونت‌بار است- به اندازه‌ای خشن که بر گازهایی هر چه بیشتر شوک وارد شده و داغ‌تر می‌شوند.»

به گفته‌ی چیانگ، این یافته‌ها به دانشمندان نشان دادند که چگونه روند پیدایش ساختار کیهانی را از راه "اندازه‌گیری دما"ی کیهان بسنجند.

این پژوهشگران از روش نوینی بهره جستند که به آنها اجازه می‌داد تا دمای گازهای دورتر از زمین -یعنی در گذشته‌ی دور- را برآورد کنند و آن را یا دمای گازهای نزدیک‌تر به زمین و نزدیک به زمانِ کنونی مقایسه کنند. اکنون به گفته‌ی چیانگ، پژوهشگران تایید کرده‌اند که جهان دارد در اثر رمبش گرانشیِ ساختار کیهانی داغ‌تر می‌شود و این گرمایش به احتمال بسار ادامه هم خواهد یافت.

پژوهشگران برای شناختِ چگونگی تغییرِ دما در کیهان  از داده‌هایی که ماهواره‌ی پلانک و برنامه‌ی اس‌دی‌اس‌اس (پیمایش آسمانی دیجیتال اسلون) از نور در فضا گرد آورده بودند بهره جستند. پلانک ماموریتی اروپایی با همکاری ناسا است و اسلون هم تصویرهایی پرجزییات از طیف‌های نوریِ فضا می‌گیرد.

آنها داده‌های این دو ماموریت را با هم ترکیب کردند و فاصله‌ی گازهای داغ نزدیک و دور را از راه سنجش سرخگرایی ارزیابی کردند. (سرخگرایی یا انتقال به سرخ پدیده‌ایست که اخترفیزیکدانان از آن برای برآوردِ این که کیهان در فاصله‌ای که یک جرم دیده شده چه سنی داشته بهره می‌برند. هر چه جرمی در کیهان دورتر باشد، طول موج نورش بلندتر است. دانشمندانی که به بررسی کیهان می پردازند، به این بلندتر شدن "سرخگرایی" می‌گویند.)

کارآمدی پدیده‌ی سرخگرایی به این دلیل است که نوری که ما از اجرامِ دورتر از زمین می‌بینیم کهن‌تر از نوریست که از اجرام نزدیک‌تر می‌بینیم- نور اجرام دوردست سفرِ درازتری داشته تا به ما برسد. این واقعیت، به همراه روشی برای  برآورد  دمای نور، به پژوهشگران اجازه داد تا دمای میانگینِ گزها در کیهانِ آغازین (گازهای پیرامون اجرامِ دورتر) را اندازه بگیرند و آن را با دمای میانگین گازهای نزدیک‌تر به زمین ( گازهای زمان کنونی) مقایسه کنند.

دانشمندان پی بردند که دماهای گازهای جهانِ امروز، آنهایی که گرداگردِ اجرام نزدیک‌تر به زمین هستند، به حدود ۲ میلیون درجه‌ی کلوین می‌رسد. این حدود ۱۰ برابرِ دمای گازهای پیرامون اجرام دورتر و کهن‌تر است [دورتر در فضا و زمان].

به گفته‌ی چیانگ، جهان هستی دارد به دلیل فرآیند طبیعیِ شکل‌گیری کهکشان‌ها و ساختار گرم‌تر می‌شود. این ربطی به گرمایش زمین ندارد. او می‌گوید: «این پدیده‌ها [گرمایش جهان و گرمایش زمین] در مقیاس‌های بسیار متفاوتی رخ می‌دهند. آنها هرگز هیچ پیوندی با هم ندارند.»

این پژوهش با همکاری دانشمندانی از بنیاد کاولی برای فیزیک و ریاضی کیهان، دانشگاه جانز هاپکینز، و بنیاد اخترفیزیک ماکس پلانک انجام شده و گزارش آن در شماره‌ی ۱۳ اکتبر نشریه‌ی آستروفیزیکال جورنال منتشر شده است.

--------------------------------------------
تلگرام، توییتر، و اینستاگرام یک ستاره در هفت آسمان:
telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky
instagram.com/1star.7sky

واژه‌نامه:
Jim Peebles - Nobel Laureate in Physics - Yi-Kuan Chiang - Ohio State University Center for Cosmology and AstroParticle Physics - galaxy - galaxy cluster - dark matter - Earth - gravitational collapse - Planck - Sloan Digital Sky Survey - European Space Agency - NASA - spectra - redshift - wavelength - Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe - Johns Hopkins University - Max Planck Institute for Astrophysics - Astrophysical Journal

منبع: دانشگاه اوهایو
شبرگردان: یک ستاره در هفت آسمان