همهچيز درباره تارهای کیهانی
ترجمه: منصور نقیلو
«پائول ام. ساتر»، اخترفیزیکدان دانشگاه ایالتی اوهایو که کتابی هم با عنوان «جایگاه انسان در کیهان» به رشته تحریر درآورده، در این مطلب درباره «تارهای کیهانی» نوشته است. به گزارش بيگبنگ، اگر كمي درباره خارج از سامانه خورشیدی خودمان یا حتی خوشههای ستارهای و کهکشانها تأمل کنیم، شاهد ظهور الگوی حیرتبرانگیزی در بزرگترین مقیاسها خواهيم بود.
وقتی آنقدر بر فضای بیرونی زوم کنید تا اینکه همه کهکشانها به صورت نقاط ریزی از نور دیده شوند، با یک تار مواجه خواهید شد. طنابهای طویل و نازکی از کهکشانها که گستردگیشان به میلیونها سال نوری میرسد. این گِرههای عظیم، فشرده و متراکم از هزاران کهکشان را خوشه نامیدهاند. دیوارههای ضخیم و وسیع و صفحات کهکشانهای بیشتر را نیز به اصطلاح «تار کیهانی» مینامند. تار کیهانی بزرگترین الگوی موجود در طبیعت است که بهطور کامل کیهان را پُر میکند. این تار به عنوان یک ساختار عظیم و وسیع به شمار میآید، اما در عین حال، گویی رشتههایی شکننده و ظریف آن را تشکیل دادهاند. در میان دیوارهها و گرههای این تار، فضاهای خالی و بزرگ کیهانی قرار دارند. این فضاها که ۲۰ میلیون تا صدها میلیون سال نوری گستردگی دارند، به بیابانهای کیهان معروف هستند که تقریبا عاری از مادهاند. به لحاظ حجم، قسمت اعظم کیهان فضای خالی است؛ به عبارت دقيقتر «هیچ چیز». اما وقتی نوبت به بررسی مسائل کیهانی میرسد، این «هیچ چیز» بسیار قدرتمند جلوه کرده و درک ما را با مشکل روبهرو میکند. اگرچه تار کیهانی بزرگ، پیچیده و وهمآور است، اما سرچشمههای عجیبی
دارد و داستان حیات آن هم ملالآور است. مدتها پیش (یعنی تقریبا 13.8 میلیارد سال گذشته)، هیچ تار کیهانیاي وجود نداشت. خبری از کهکشانها و ستارهها نبود. فقط عناصر اساسی کیهان وجود داشتند: ماده تاریک، هیدروژن، هلیوم و آثار اندکی از لیتیوم. همه اینها مثل شیری که از فروشگاه میخرید، همگن بودند و تا حدود زیادی به صورت یکنواخت در سرتاسر کیهان پراکنده شدند. اما تفاوتهای اندکی هم در برخی مناطق وجود داشت. برخی نقاط دارای تراکم بیشتری بودند. برخی نقاط از تراکم کمتری بهره میبردند و نقاط متراکمتر هم کِشش گرانشی نسبتا بیشتری در مقایسه با نقاط کمتراکم داشتند. بنابراين آن نقاط سنگینتر بر همسایههای خود فشار آورده، بزرگتر و از گرانش قویتری هم بهرهمند شدند. این فرایند تداوم پیدا کرد. ماده به بستههای متراکم و چگال گسترش پیدا کرد و در آنجا زمینهساز پیدایش نخستین ستارگان، کهکشانها و خوشهها شد. این ماده باید از جایی آمده باشد. با رشد و تکامل تار کیهانی، قسمتهای تاریک خالی شدند و اثری از ماده در آنها پیدا نمیشد.
فسیلهای کیهان
البته این فضاهای خالی بهطور کامل تهی نیستند. چند کهکشان کوتوله پراکنده و کمنور وجود دارد که در پیرامون این نواحی تهی شناور هستند. ماده تاریک و هیدروژن توانستند حیات را در آن نواحی گسترده تاریک و تهی به ارمغان بیاورند. اما در هر صورت، این فضاها تاریک و تهی از ماده هستند و به دلیل همین تهیبودن، این فضاها با یک چیز پُر شدهاند: انرژی تاریک. این همان نامی است که دانشمندان به انبساط/گسترش شتابدار کیهان دادهاند. ما از ماهیت واقعی انرژی تاریک خبر نداریم، اما حدس و گمان ما این است که انرژی تاریک با خلأ فضا-زمان ارتباط دارد: هر جا خلأ باشد، انرژی تاریک هم هست. به لحاظ فنی، در اتاقی که این مطلب را میخوانید، انرژی تاریک وجود دارد و در بستههای کوچک خلأ در درون و میان اتمها گسترده است. اما انرژی تاریک چندان قدرتمند نیست و وجود هر چیز دیگری بر آن سایه میاندازد: مثل ماده، تابش، جورابهای کثیف در گوشه خانه و هر چیز دیگر. ما انرژی تاریک را تجربه نمیکنیم، زیرا محیطمان مملو از وسایل و دستگاه است. هیچچیزی در فضاهای خالی وجود ندارد که با انرژی تاریک رقابت کند؛ یعنی این مکانها دقیقا همان جایی هستند که انرژی تاریک
نقش خود را ایفا میکند. انبساط شتابدار کیهان در خود این فضاهای خالی روی میدهد. پس اگر میخواهید اطلاعاتی درباره انرژی تاریک به دست بیاورید، باید به همین فضاهای خالی بنگرید.
www.space.com
«پائول ام. ساتر»، اخترفیزیکدان دانشگاه ایالتی اوهایو که کتابی هم با عنوان «جایگاه انسان در کیهان» به رشته تحریر درآورده، در این مطلب درباره «تارهای کیهانی» نوشته است. به گزارش بيگبنگ، اگر كمي درباره خارج از سامانه خورشیدی خودمان یا حتی خوشههای ستارهای و کهکشانها تأمل کنیم، شاهد ظهور الگوی حیرتبرانگیزی در بزرگترین مقیاسها خواهيم بود.
وقتی آنقدر بر فضای بیرونی زوم کنید تا اینکه همه کهکشانها به صورت نقاط ریزی از نور دیده شوند، با یک تار مواجه خواهید شد. طنابهای طویل و نازکی از کهکشانها که گستردگیشان به میلیونها سال نوری میرسد. این گِرههای عظیم، فشرده و متراکم از هزاران کهکشان را خوشه نامیدهاند. دیوارههای ضخیم و وسیع و صفحات کهکشانهای بیشتر را نیز به اصطلاح «تار کیهانی» مینامند. تار کیهانی بزرگترین الگوی موجود در طبیعت است که بهطور کامل کیهان را پُر میکند. این تار به عنوان یک ساختار عظیم و وسیع به شمار میآید، اما در عین حال، گویی رشتههایی شکننده و ظریف آن را تشکیل دادهاند. در میان دیوارهها و گرههای این تار، فضاهای خالی و بزرگ کیهانی قرار دارند. این فضاها که ۲۰ میلیون تا صدها میلیون سال نوری گستردگی دارند، به بیابانهای کیهان معروف هستند که تقریبا عاری از مادهاند. به لحاظ حجم، قسمت اعظم کیهان فضای خالی است؛ به عبارت دقيقتر «هیچ چیز». اما وقتی نوبت به بررسی مسائل کیهانی میرسد، این «هیچ چیز» بسیار قدرتمند جلوه کرده و درک ما را با مشکل روبهرو میکند. اگرچه تار کیهانی بزرگ، پیچیده و وهمآور است، اما سرچشمههای عجیبی
دارد و داستان حیات آن هم ملالآور است. مدتها پیش (یعنی تقریبا 13.8 میلیارد سال گذشته)، هیچ تار کیهانیاي وجود نداشت. خبری از کهکشانها و ستارهها نبود. فقط عناصر اساسی کیهان وجود داشتند: ماده تاریک، هیدروژن، هلیوم و آثار اندکی از لیتیوم. همه اینها مثل شیری که از فروشگاه میخرید، همگن بودند و تا حدود زیادی به صورت یکنواخت در سرتاسر کیهان پراکنده شدند. اما تفاوتهای اندکی هم در برخی مناطق وجود داشت. برخی نقاط دارای تراکم بیشتری بودند. برخی نقاط از تراکم کمتری بهره میبردند و نقاط متراکمتر هم کِشش گرانشی نسبتا بیشتری در مقایسه با نقاط کمتراکم داشتند. بنابراين آن نقاط سنگینتر بر همسایههای خود فشار آورده، بزرگتر و از گرانش قویتری هم بهرهمند شدند. این فرایند تداوم پیدا کرد. ماده به بستههای متراکم و چگال گسترش پیدا کرد و در آنجا زمینهساز پیدایش نخستین ستارگان، کهکشانها و خوشهها شد. این ماده باید از جایی آمده باشد. با رشد و تکامل تار کیهانی، قسمتهای تاریک خالی شدند و اثری از ماده در آنها پیدا نمیشد.
فسیلهای کیهان
البته این فضاهای خالی بهطور کامل تهی نیستند. چند کهکشان کوتوله پراکنده و کمنور وجود دارد که در پیرامون این نواحی تهی شناور هستند. ماده تاریک و هیدروژن توانستند حیات را در آن نواحی گسترده تاریک و تهی به ارمغان بیاورند. اما در هر صورت، این فضاها تاریک و تهی از ماده هستند و به دلیل همین تهیبودن، این فضاها با یک چیز پُر شدهاند: انرژی تاریک. این همان نامی است که دانشمندان به انبساط/گسترش شتابدار کیهان دادهاند. ما از ماهیت واقعی انرژی تاریک خبر نداریم، اما حدس و گمان ما این است که انرژی تاریک با خلأ فضا-زمان ارتباط دارد: هر جا خلأ باشد، انرژی تاریک هم هست. به لحاظ فنی، در اتاقی که این مطلب را میخوانید، انرژی تاریک وجود دارد و در بستههای کوچک خلأ در درون و میان اتمها گسترده است. اما انرژی تاریک چندان قدرتمند نیست و وجود هر چیز دیگری بر آن سایه میاندازد: مثل ماده، تابش، جورابهای کثیف در گوشه خانه و هر چیز دیگر. ما انرژی تاریک را تجربه نمیکنیم، زیرا محیطمان مملو از وسایل و دستگاه است. هیچچیزی در فضاهای خالی وجود ندارد که با انرژی تاریک رقابت کند؛ یعنی این مکانها دقیقا همان جایی هستند که انرژی تاریک
نقش خود را ایفا میکند. انبساط شتابدار کیهان در خود این فضاهای خالی روی میدهد. پس اگر میخواهید اطلاعاتی درباره انرژی تاریک به دست بیاورید، باید به همین فضاهای خالی بنگرید.
www.space.com