ساختار جهان ما چگونه به این شکل درآمده است؟
ساختار جهان ما چگونه به این شکل درآمده است؟
مجله علمی ایلیاد - جهان مملو از میلیاردها کهکشان است که توزیع آنها درون فضا، اصلاً یکنواخت نیست. چرا ما این ساختارهای متفاوت را در جهان میبینیم و این ساختارها چگونه شکل گرفته و رشد کردهاند؟
مطالعهی ده سالهی دهها هزار کهکشان توسط تلسکوپ «مگلان باد» در رصدخانهی کارنیه در شیلی، باعث پدید آمدن رویکردی جدید برای پاسخ دادن به پرسشهای بالا شده است. نتایج این مطالعات توسط «دانیل کلسون» از رصدخانهی کارنیه در مجلهی Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده است.
کلسون میگوید: «چگونه باید یک موضوع غیرقابل توضیح را شرح داد؟ قطعاً باید رویکرد کاملاً متفاوتی برای آن پیدا کرد. روش مورد استفاده توسط ما در واقع بینش جدید و خلاقانهای به این موضوع دارد که چگونه گرانش باعث رشد ساختارهای موجود در جهان شده است. این بحث یک آزمایش مستقیم و بر پایهی مشاهدات از یکی از پایههای اصلی نجوم است.»
پروژهای تحت عنوان «CSIRS» برای مطالعهی رابطهی بین رشد کهکشانها و محیطهای اطراف آنها طی ۹ میلیارد سال گذشته، تعریف شده است. در آن دوران کهکشانهای مدرن در حال شکلگیری بودهاند. اولین کهکشان طی چند صد میلیون سال پس از انفجار بزرگ، شکل گرفته است و این کهکشان حاوی ذرات پُرانرژی و داغی بوده است. زمانی که ذرات داغ منبسط میشوند، سرد شده و تبدیل به هیدروژن خنثی میشوند. برخی از مجموعه ذرات دارای چگالی بالاتری نسبت به دیگر مجموعهها هستند و برهمکنش این مجموعهها و گرانش آنها با یکدیگر، در نهایت اولین ساختار خوشهای را در فضا درست کردند.
تفاوت چگالی که به ساختارهای کوچک و بزرگ اجازهی شکلگیری میدهد، برای مدتهای زیادی سوژهی بررسی دانشمندان بوده است؛ ولی مدلسازی اینکه چگونه این ساختارها طی ۱۳ میلیارد سال رشد کردهاند، دارای محدودیتهای ریاضیاتی است. محققین این مطالعه میگویند: «برهمکنشهای گرانشی بین همهی ذرات موجود در جهان رخ میدهد، ولی توصیف آنها با ریاضیات ساده امکانپذیر نیست.» به همین خاطر، دانشمندان معمولاً یا از تقریبهای ریاضیاتی استفاده میکنند که البته دقت مدل را پایین میآورد و یا از شبیهسازیهای عددی بزرگ برای پیدا کردن رویکرد جدید در درک نحوهی شکلگیری ساختارها در جهان بهره میگیرند.
این تیم محققین برای اولین بار نشان دادند که رشد ساختارهای منفرد را میتوان محاسبه کرد و آنرا بهعنوان میانگین کل جهان در نظر گرفت. آنها نشان دادند که خوشههای چگالتر رشد سریعتری دارند و رشد خوشههای دارای چگالی کمتر، آرامتر است. آنها در مرحلهی بعد توانستند توزیع نرخهای رشد را در چگالیهای مختلف تعیین کنند و به کمک آن توزیع کهکشانهای کنونی را پیدا کردند.