نجوم وفضا

جهان ما با شتابی تند شونده در حال انبساط است که برای توجیه آن، مفهومی به نام انرژی تاریک خلق شد. اکنون محققان آثار این انرژی مرموز را در قدیمی‌ترین تابش کیهان ردیابی کرده‌اند.

 بر خلاف انتظار کیهان‌شناسان، جهان ما با شتابی تندشونده در حال انبساط است؛ موضوعی که برای توجیه آن مفهومی به نام انرژی تاریک خلق شده است. اما اکنون آثار این انرژی مرموز در قدیمی‌ترین تابش کیهان نیز دیده شده است.

به گزارش نیوساینتیست، قوی‌ترین دلیل بر وجود انرژی تاریک از ابرنواخترها می‌آید که نشان می‌دهد در مقایسه با گذشته، جهان با سرعت بیشتری در حال انبساط است. اما این نیرو همچنین باید مقداری را که تابش زمینه کیهانی، CMB (تابشی باستانی که از زمان مهبانگ برجا مانده است) به دلیل اثر گرانشی کهکشان‌های دوردست و ماده تاریک تاب برمی‌دارد یا همگرا می‌شود، تغییر دهد.

انبساط تندشونده عالم باید مانع از رشد ساختارهای پرجرم شود. سودیپ داس از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی می‌گوید: «در دنیای بدون انرژی تاریک، اجرام عظیم و پرجرم کماکان به رشد خود ادامه می‌دهند؛ مساله‌ای که منجر به افزایش اثرات همگرایی گرانشی آنها می‌شود».

تصور می‌شد که اثر همگرایی گرانشی در تابش زمینه کیهانی مشاهده نشود، زیرا این تابش دارای نوسانات تصادفی است. اما داس و همکارانش از نوع جدیدی از تحلیل ریاضی استفاده کردند تا برای نخستین بار، انحرافات مشخص و متمایز ناشی از عدسی‌های گرانشی را در تابش زمینه کیهانی آشکار کنند.

در انتظار پلانک
اندازه‌گیری‌های داس تاکیدی بر وجود انرژی تاریک است. استفان بوگن از کالج هاروارد پنسیلوانیا می‌گوید: «به دلیل اهمیت انرژی تاریک در تکامل آینده کیهان و مفاهیم بنیادی فیزیک، بسیار مهم است که بتوان مدارک متنوعی برای تایید وجود آن به دست آورد.»

داس مشاهدات خود را در خصوص تابش زمینه کیهانی، با تلسکوپ کیهان‌شناسی آتاکاما شیلی انجام داد؛ اما ماهواره پلانک آژانس فضایی اروپا به زودی اندازه‌گیری‌هایی با جزئیات بیشتر را در اختیار دانشمندان قرار خواهد داد. اعمال روش ریاضی داس بر روی داده‌های پلانک می‌تواند به اخترشناسان کمک کند تا مسائل مهم‌تر کیهان‌شناسی را بهتر درک کنند. یکی از این سوالات برجسته مربوط به جرم نوترینو است، ذره‌ای گریزپا با جرمی چنان کوچک که تاکنون در هیچ اندازه‌گیری ثبت نشده است.

عملگر یکنواخت کننده
نوترینوها علی‌رغم جرم اندکشان باید در بزرگ‌ترین مقیاس با جرم کیهان اندرکنش داشته باشند: زمانی‌که این ذرات با سرعتی نزدیک به سرعت نور در کیهان منحرف می‌شوند، با ماده معمولی اندرکنش می‌کنند و در نتیجه تمایل دارند که نوسانات چگالی را به صورت یکنواخت درآورند. اگر نوترینوها اندکی پرجرم‌تر بودند، این اثر قوی‌تر بود اما به فواصل کوتاه‌تری محدود می‌شد. در مقابل، نوترینوهای تقریبا بی‌جرم آنقدر قوی نیستند، اما اثرات خود را در فواصل طولانی نشان می‌دهند.

از آنجایی‌که عدسی گرانشی تابش زمینه کیهانی ابزاری را برای تمایل تراکم جرم در یک فاصله بزرگ فراهم می‌کند، می‌تواند راهنمایی برای قدرت و مقیاس این یکنواخت‌شدگی باشد. همچنین این مساله به کیهان‌شناسان امکان می‌دهد که حدی را برای حداکثر جرم ممکن نوترینو تعیین کنند.

سال گذشته گروهی از محققان کالج دانشگاهی لندن، خوشه‌های کهکشانی را به عنوان نماینده تراکم جرم در نظر گرفتند. نتایج آنها میزان جرم نوترینو را زیر 0.28 الکترون‌ولت اعلام کرد که کمتر از یک میلیونیوم جرم یک الکترون است. عدسی‌های گرانشی تابش زمینه کیهانی می‌تواند مجموع جرم سه نوع نوترینو را با دقتی به مراتب بالاتر تعیین کند.