واقعاً ما در خلاء کیهانی زندگی می‌کنیم؟
مجله علمی ایلیاد - حال ما شواهد بیشتری مبنی بر اینکه کهکشان راه شیری درون خلاء عظیم قرار گرفته است در اختیار داریم و این می‌تواند باعث پدید آمدن اختلاف در میزان سرعت انبساط جهان شود. مطالعات جدید فرض پایه‌ای در مورد میزان خاص بودن مکان ما در کیهان را به تناقض می‌کشد و پیشنهاد می‌دهد ما در جایی قرار داریم که ممکن است بزرگترین خلاء شناخته شده در کیهان باشد.
پژوهشگران تمایل دارند تا بر روی ایده‌ی پایه‌ای که هیچ چیز خاصی در مورد زمان و مکان ما در طبیعت وجود ندارد، کار کنند، مگر اینکه خلاف آن ثابت شود.
این فرض بر اساس قانون کیهانی است که به این معنا است که نباید مکان ما در جهان خاص در نظر گرفته شود. این به‌طور خاص در مقیاس‌های بزرگتر از ۲۵۰ میلیون سال نوری صدق می‌کند، اما از نقطه‌ای به بعد هستی کمی شبیه به پنیر سوئیسی به‌نظر می‌رسد.
چاله‌ها یا همان خلاءها در توزیع ماده می‌تواند در مقیاس‌های متفاوتی وجود داشته باشد، از فضاهای خالی در وسط کهکشان گرفته تا مجموعه‌‌ای از خلاءها که سبب تشکیل نقطه‌ی سردی به شعاع ۱.۸ بیلیون سال نوری در تابش پس‌زمینه‌ی کیهانی می‌شود. با مطرح شدن مفهوم ماده‌ی تاریک، هستی به شکل حباب‌هایی از خوشه‌های کهکشانی در می‌آید که توسط رشته‌های غیرقابل مشاهده و بلند به‌هم وصل شده است و بین این حباب‌ها مواد کمتری وجود دارد.
ایده‌ی اینکه کهکشان راه شیری در مکانی دور افتاده قرار دارد، نه در مرکز شلوغ کیهانی، در سال ۲۰۱۲ توسط ستاره‌شناسانی به نام «رایان کنان»، «امی بارگر» و «لنکس کووی» که نتایج تحقیقات‌شان اکنون به‌عنوان «خلاء KBC» شناخته می‌شود، مطرح شد. محاسبات آن‌ها نشان داد که این خلاء می‌تواند بسیار بزرگ باشد. این خلاء به شعاع ۱ بیلیون سال نوری هفت برابر چاله‌ای متوسط است و بزرگترین خلاء شناخته‌شده‌ی تا به امروز در هستی است.
یکی از دانشجویان با نام «بن هاسچیت» از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون با تکیه بر پژوهش پیشین استادش نشان داده است که تغییرات در ساختار جهان اولیه هنوز با مشاهدات آن‌ها مطابقت دارد. امی بارگر از دانشکده‌ی فیزیک و ستاره‌شناسی دانشگاه هاوایی می‌گوید: «بن هاسچیت در واقع نشان داده است که مشخصات چگالی که کینان اندازه گرفته است با مشاهدات کیهان‌شناسی سازگار است.»
این سازگاری مهم است. این حقیقت که ما احتمالاً در خلاء قرار داریم، فقط موضوع جالب بدیهی نیست، بلکه بر روی نحوه‌ی تعیین فاکتور کیهانی مهم تاثیرگذار است. ثابت هابل عددی است که نحوه‌ی انبساط هستی را با اندازه‌گیری کشیدگی نور ساطع شده از اجرام به هنگام حرکت و همچنین اندازه‌گیری فاصله‌ی آن‌ها تخمین زده و توصیف می‌کند.
نزدیک به یک قرن است که می‌دانیم هستی در حال بسط است، اما در دهه‌های اخیر انجام محاسبات مختلف بر روی ثابت هابل پیشنهاد می‌دهند که نرخ انبساط در جهان اولیه کندتر بوده است. هاسچیت می‌گوید: «فرقی ندارد از چه روشی استفاده می‌کنید؛ باید همان مقدار را برای نرخ انبساط کیهان امروز به‌دست بیاورید.» این اعداد بر پایه‌ی قوانین کیهانی هستند، بنابراین اگر چیزی در مورد مکان ما در هستی وجود دارد که کمی متفاوت است، باید این تفاوت را به حساب بیاوریم.
به‌طور مثال ثابتی که با تلسکوپ فضایی هابل اندازه‌گیری شده است، بر پایه‌ی ابرنواختری است که در کهکشان مجاور با میزان قابل پیش‌بینی انرژی منفجر شده است. اندازه‌گیری‌ها با استفاده از داده‌های گرفته شده توسط رصدخانه‌ی پلانک نیز از تابش زمینه‌ی کیهانی استفاده می‌کند. تفسیر ممکن برای تفاوت این است که زمانی که جهان جوان بوده و تابش‌های ناشی از تابش زمینه‌ی کیهانی تولید شده است، کندتر منبسط شده و حال با سرعت بیشتری منبسط می‌شود.
تفسیر دیگر این است که مقدار ثابت در حالت محلی با زمانی که از فاصله اندازه گرفته می‌شود، یکسان نیست. اعتقاد بر این است که تفاوت ناچیز در تابش زمینه‌ی کیهانی به ساختارهای مقیاس بزرگ در هستی از جمله خوشه‌های کهکشانی احاطه‌شده توسط خلاء نسبتاً خالی منتهی می‌شود. این‌ها همان حباب‌های کوچکی هستند که هاسچیت آن‌ها را بررسی کرده است.
هاسچیت می‌گوید: «فوتون‌های تابش زمینه‌ی کیهانی تصویری از جهان اولیه را در خود دارند. اما در واقع این تفاوت‌های ریز دمایی دقیقاً همان چیزی است که به ما اجازه می‌دهد که ثابت هابل را از طریق این روش کیهانی به‌دست بیاوریم.» هاسچیت یافته‌های خود را در نشست اخیر جامعه‌ی ستاره‌شناسی آمریکا ارائه کرده است و بنابراین بررسی‌های دقیق‌تری بر روی آن صورت خواهد گرفت. با این همه خلاء KBC و نقش آن در ثابت هابل هنوز مسیر طولانی تا اثبات شدن دارند.
نتایج تحقیقات هاسچیت نشان می‌دهند در حال حاضر مشاهداتی مبنی بر خالی بودن فرضیه‌ی خلاء وجود ندارد. بارگر می‌گوید: «ما همیشه به دنبال یافتن سازگاری هستیم و اگر این‌طور نبود گمان می‌کنیم، حتماً مشکلی وجود دارد که باید آن‌را حل کنیم.»
این پژوهش در نشست انجمن نجوم آمریکا در سال ۲۰۱۷ ارائه شده است.
نوشته: مایک مک‌را
ترجمه: معصومه رحیمی - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: معصومه رحیمی - مجله علمی ایلیاد