انرژی تاریک، قدرت ناشناخته کیهان، همشهری

وقتی که توپی را به سمت بالا پرتاب می‌کنید، نیروی گرانش رفته رفته سبب کاهش سرعت حرکت توپ نسبت به لحظه پرتاب آن می‌شود.

برای دهه‌های متوالی، کیهان‌شناسان تصور می‌کردند که جهان پس از انفجار بزرگ نیز همین روند را طی می‌کند و اگرچه کهکشان‌ها هرکدام به سویی درحرکتند، اما سرعت حرکت جمعی آنها با گذشت زمان رو به کاهش است.

اما یک دهه پیش، کیهان‌شناسان دریافتند که از چند میلیارد سال پیش، سرعت انبساط جهان در حال افزایش است آنها معتقدند که ظاهرا نیرویی پاد گرانش که آن را "انرژی تاریک " می‌نامند سبب این انبساط فزاینده است. اما آیا شواهدی بر درستی این فرضیه وجود دارد؟

بنابر مشاهدات صورت گرفته، ابرنواخترهایی که در فاصله‌های فوق‌العاده زیادی از زمین قرار دارند، دورتر از مکانی هستند که (در صورت کاهش سرعت انبساط جهان) باید باشند. در سال‌های اخیر کیهان‌شناسان در جستجوی شواهدی برای اثبات وجود ماده تاریک، به آنالیز خوشه‌های کهکشانی بسیار دور متشکل از هزاران کهکشان پرداخته‌اند که جرم هر کدام از آنها بیش از یک میلیون میلیارد (1015) برابرخورشید ماست . در واقع بررسی این خوشه‌های کهکشانی به عنوان وسیع‌ترین ساختار گرانشی شناخته شده جهان نشان می‌دهد که نیرویی ناشناخته تکامل تدریجی آنها را تحت تاثیر خود قرار داده است.

بیشترین ماده تشکیل دهنده خوشه‌های کهکشانی، گازهای داغی هستند که پرتوهای ایکس ساطع می‌کنند.Abell85 نمونه‌ای از این خوشه‌هاست. این تصویر ترکیبی است که در ناحیه پرتو ایکس (توسط رصدخانه پرتو ایکس چاندرا) و نور مرئی (کاوشگر دیجیتال آسمان Sloan) گرفته شده است.

تیمی به سرپرستی آلكسي ويكلينين از رصدخانه اخترفیزیکی اسميت‌سونيان دریافته‌اند خوشه‌های کهکشانی پیر بسیار سنگین‌تر از خوشه‌هایی هستند که به تازگی شکل گرفته‌اند. ويكلينين در این مورد می‌گوید: "در واقع آنچه که ما یافته‌ایم این است که سرعت رشد این کهکشان‌ها در 5/5 میلیارد سال گذشته کاهش یافته است و بی‌تردید این نشانه ای از وجود ماده تاریک است."

محققان با استفاده از رصدخانه پرتو ایکس چاندرای ناسا و با نقشه‌برداری ازبسیاری از این خوشه‌های داغ، نورانی و درخشنده که برخی نسبتا جوان و برخی پیرتر بودند، توانستند جرم آن‌ها را محاسبه کنند که نتایج آن در شماره دهم مجله اختر فیزیک در فوریه سال 2009 منتشر خواهد شد.

ويليام فورمن از همکاران رصدخانه اسميت‌سونيان می گوید: " در واقع رشد یک خوشه کهکشانی رقابتی است میان کشش گرانش و شتاب فزاینده انبساط آن. " مشاهداتی که توسط رصدخانه چاندرا صورت گرفته نشان می‌دهد که خوشه‌های کهکشانی جوان‌تر نسبت به کهکشان‌هایی که پیشتر به هم پیوسته‌اند جرم کمتری دارند و چندین میلیارد سال است که نیروی دفع کننده انرژی تاریک بر نیروی گرانش غلبه یافته است.

انبساط جهان در واقع کشمکشی است بین نیروی گرانش (تحت کنترل ماده تاریک ) و نیروی دفع کننده‌ای که ما آن را با نام" انرژی تاریک" می‌شناسیم. و نتایج جدید نشان دهنده پیروزی انرژی تاریک و انبساط جهان با شتابی فزاینده است.

در هر صورت این نتایج این اطمینان را به دانشمندان داده است که انرژی تاریک به نحوی با اجزای فضا در ارتباط است ،نظریه‌ای که توسط آلبرت اينشتین پذیرفته و سپس رد شد ؛ اينشتین برای توضیح اینکه چگونه یک جهان ایستا (تئوری رایج در آن زمان) می‌تواند در برابر رمبشی که براثر گرانش خودش به وجود می‌آید مقاومت کند "ثابت کیهان شناختی" را در معادلات خود قرار داد که بعدها آن را رد کرد.

نتایج جدید نشان می‌دهد که چیزی که ما به عنوان ماده معمولی می‌شناسیم یعنی ماده ای که کهکشان‌ها را می‌سازد و خود از ذرات زیر اتمی ساخته شده است تنها 4 % از جهان ما را اشغال کرده است و بقیه شامل 24% ماده تاریک (که اگرچه کیهان‌شناسان نظریه‌هایی در مورد تشکیل آن دارند ولی هنوز کشف نشده است ) و 74% انرژی تاریک است که این تقسیم بندی توسط مشاهدات اخیری که از سوپرنواها در یک دهه گذشته انجام شده نیز مورد تایید قرار گرفته است.

دیگر نظریه‌های توضیحی ارائه شده در مورد انرژی تاریک، نظریه نسبیت عام اينشتین را با کاستی‌هایی مواجه کرده که نیاز به قانون‌های گرانشی تکمیل کننده دارد؛‌ برای مثال نظریه وجود ناحیه نامرئی انرژی که "quintessence" نام دارد و بخش اعظمی از جهان را اشغال کرده است و یا بر اساس تئوری ریسمان ابعاد اضافی و کشف نشده جهان ، نمونه هایی از این نظریه ها هستند.

ديويد اسپرگل از دانشگاه پرینستون می‌گوید: " ساده ترین توضیح این است که انرژی تاریک با فضای خالی ارتباط دارد ،به عبارت دیگر حتی "هیچ" هم وزنی دارد و دنیا از مقدار فراوانی "هیچ " تشکیل شده است و همه چیز در حال شتاب گرفتن هستند. او این دستاورد جدید را "پیروزی نسبیت عام " می‌نامد.

مايكل ترنر، کیهان‌شناس با تجربه دانشگاه شیکاگو نیز با این مسئله موافق است. او می‌گوید: "شواهدی که رصدخانه چاندرا در اختیار ما قرار داده است پنجره‌ای است به سوی تکنیکهای جدید و همه مشاهداتی که تاکنون صورت گرفته با ثابت کیهان شناختی سازگاری دارد، اما 10 سال بعد نیز ما همچنان در حال خاراندن سرهایمان هستیم هنوز فضا برای نظریه های دیگری همچون "quintessence" وجود دارد.

اکنون کیهان‌شناسان با اطمینان بیشتر در مورد وجود انرژی تاریک می‌توانند دنیایی را تصور کنند که با سرعت نور حرکت می‌کند. ما در آینده ستارگان درخشان راه شیری و کهکشان آندرومدا (که در حال نزدیک شدن به ماست ) را بالای سر خود خواهیم داشت اما چند ده میلیارد سال بعد شاید این تنها چیزی باشد که از دنیای مرئی برای ما باقی مانده است.