بزرگترین چیزهایی که در جهان هستی پیدا شده‌اند!

پاریس عباسی– در سال 2021، الکسیا لوپز، دانشجوی دکترای بریتانیایی، هنگام تجزیه و تحلیل نوری که از یک اختروش دوردست می‌آمد، به کشف شگفت‌انگیزی دست یافت.

کوازارها یا هسته‌های اختروش هسته‌های فعال قدرتمندی در کهکشان‌های دور هستند و اختروش‌ها یا ستاره‌های تصادفی نامیده می‌شوند زیرا اجرام بسیار درخشانی هستند و به صورت نقاط نورانی مانند ستاره‌ها ظاهر می‌شوند.

او یک کمان غول پیکر و تقریبا متقارن از کهکشان ها را در صورت فلکی Boötes the Herdsman کشف کرد. اندازه این ساختار حدود 3.3 میلیارد سال نوری و یک پانزدهم شعاع جهان است که ما می توانیم مشاهده کنیم. اگر بتوانیم آن را از زمین ببینیم، حدود 35 ماه کامل به اندازه کل آسمان را اشغال می کند.

کشف این کمان غول‌پیکر که به نام «ریشه غول‌پیکر» شناخته می‌شود، می‌تواند اساساً کیهان‌شناسی را که ما می‌شناسیم، به چالش بکشد و مدل استاندارد ما و برخی فرضیات اساسی در مورد جهان را به چالش بکشد.

طبق مدل استاندارد کیهان شناسی (نظریه ای که درک ما از جهان بر آن استوار است)، ماده باید کم و بیش به طور مساوی در سراسر فضا توزیع شود. وقتی دانشمندان جهان را در مقیاس های بسیار بزرگ می بینند، نباید سردرگمی قابل توجهی وجود داشته باشد. همه چیز باید از هر نظر یکسان به نظر برسد.

با این حال، این قوس معنوی تنها نمونه از این نوع نیست. این ساختارهای عظیم دانشمندان را وادار می کند که در نظریه خود در مورد چگونگی تکامل جهان تجدید نظر کنند.

در حالی که لوپز در دانشگاه مرکزی لانکشایر انگلستان در حال گذراندن دوره کارشناسی ارشد خود بود، استاد راهنما به او پیشنهاد کرد که از روش جدیدی برای تجزیه و تحلیل ساختارهای مقیاس بزرگ جهان استفاده کند. او از اختروش‌ها (کهکشان‌های دوردست که نور غیرعادی ساطع می‌کنند) برای جستجوی نشانه‌هایی از منیزیم یونیزه شده استفاده کرد، که نشانه‌ای مطمئن از ابرهای گازی است که یک کهکشان را احاطه کرده‌اند. وقتی نور از این منیزیم یونیزه شده عبور می‌کند، فرکانس‌های خاصی جذب می‌شوند و نور منحصربه‌فردی را به جا می‌گذارند که اخترشناسان می‌توانند آن را تشخیص دهند.

لوپز می گوید: “من به خوشه های کهکشانی شناخته شده نگاه کردم و سپس تصور کردم که این مناطق در آزمایش Mg II (طراحی و تهیه یک الکترود انتخابی Mg II بر اساس لیگاند مصنوعی جدید و روش بهینه سازی آن) چگونه به نظر می رسند.” یکی از خوشه هایی که من به آن نگاه می کردم بسیار کوچک بود، اما وقتی آن را در Mg II رسم کردم، این نوار ضخیم جذب منیزیم در سراسر میدان دید وجود داشت. اینگونه بود که موفق به کشف آن شدم. این یک رویداد سرگرم کننده بود و من بسیار خوشحال شدم که آن را دیدم.”

کشف لوپز از این «خوشبختانه همیشه» شگفت‌انگیز بود. با نگاهی به صورت فلکی گاوران، به نظر می‌رسد که خوشه‌ای متشکل از 45 تا 50 ابر گازی است که هر کدام دارای حداقل یک کهکشان مرتبط با کمانی به طول 3.3 میلیارد سال نوری هستند. ما 9.4 میلیارد سال نوری از ما فاصله داریم، کشفی به این بزرگی قابل توجه است.

بر اساس مقاله لوپز، بسیار بعید به نظر می رسد (شاید به اندازه 0.0003 درصد) که چنین ساختار بزرگی به طور تصادفی رخ داده باشد. این نشان می دهد که چنین ساختار طبیعی در جهان به دلیل خاصی رخ می دهد که ما در حال حاضر آن را درک نمی کنیم. یافته های او مستقیماً با مدل استاندارد کیهان شناسی (بهترین توضیحی که برای چگونگی شروع و تکامل جهان داریم) در تضاد است.

این واقعیت که به عنوان اصل کیهان‌شناسی شناخته می‌شود، بیان می‌کند که در مقیاس بزرگ، جهان باید به هر کجا که نگاه می‌کنید تقریباً یکسان به نظر برسد، مهم نیست کجا هستید یا به چه جهتی نگاه می‌کنید. اصولاً بناهای معنوی نباید وجود داشته باشد، بلکه فضا باید زیبا و یکپارچه باشد. این دیدگاه برای محققان راحت‌تر است، زیرا به آنها اجازه می‌دهد تا بر اساس مشاهدات خود از تنها یک گوشه از جهان، درباره کل جهان نتیجه‌گیری کنند. با این حال، این فرضیه قابل قبول به نظر می رسد زیرا پس از انفجار بزرگ، جهان به سمت بیرون منبسط شد و مواد حاصل از انفجار را به همه جهات پرتاب کرد.

اما مشکل دیگری وجود دارد. طبق مدل استاندارد، سازه های غول پیکر کمان مانند زمان کافی برای شکل گیری نداشتند.

سوبیر سارکار، اخترفیزیکدان دانشگاه آکسفورد، می گوید: «ایده فعلی در مورد چگونگی شکل گیری جهان از فرآیندی به نام ناپایداری گرانشی ناشی می شود.

حدود یک میلیون سال پس از انفجار بزرگ، با انبساط جهان، تغییرات جزئی در چگالی باعث شد که ذرات ماده به هم بچسبند. در طی میلیاردها سال، این کشش گرانشی در نهایت باعث شد که این توده ها ستاره ها و کهکشان ها را تشکیل دهند. با این حال، محدودیتی برای اندازه این فرآیند وجود دارد. جرمی بزرگتر از 1.2 میلیارد سال نوری در آن زمان شکل نمی گرفت.

به گفته سوبیر سرکار: برای تشکیل ساختارها، ذرات باید به هم نزدیک شوند تا باعث فروپاشی گرانشی شوند. “این ذرات باید از بیرون ساختمان به داخل حرکت کنند. بنابراین، اگر ساختمان شما 500 میلیون سال نوری باشد، 500 میلیون سال طول می کشد تا نور از یک طرف آن به سمت دیگر حرکت کند. اما بحث ماست. در «مورد ذرات است. از آنجایی که آنها بسیار کندتر از نور حرکت می کنند، میلیاردها سال طول می کشد تا ساختاری با آن اندازه و حجم شکل بگیرد، و جهان همانطور که می دانیم تنها حدود 14 میلیارد سال عمر دارد. “

البته قوس غول پیکر کشف شده توسط لوپز تنها سازه بزرگ کشف شده توسط ستاره شناسان نیست.

“دیوار بزرگ” (یا دیوار بزرگ CfA2) کهکشان دیگری است که در سال 1989 توسط مارگارت گلر و جان هوکرا کشف شد. این دیوار حدود 500 میلیون سال نوری طول، 300 میلیون سال نوری و 15 میلیون سال نوری ضخامت دارد.

حتی بزرگتر دیوار بزرگ اسلون است. این ساختار کیهانی، یک دیوار غول پیکر از کهکشان ها، در سال 2003 توسط جی ریچارد گوت سوم و ماریو جوریک و همکارانشان در دانشگاه پرینستون کشف شد. طول این دیوار حدود 1.5 میلیارد سال نوری است.

در دهه اخیر، کشف این غول ها سرعت گرفته است. در سال 2014، دانشمندان ابرخوشه Laniakea را کشف کردند، گروهی از کهکشان‌ها که راه شیری ما را در بر می‌گیرد. Laniakea در فاصله 520 میلیون سال نوری از ما قرار دارد و جرم آن حدود 100 میلیون میلیارد برابر خورشید است. همچنین در سال 2016 دیوار بزرگ BOSS، خوشه ای از کهکشان ها که بیش از یک میلیارد سال نوری وسعت دارد، وجود دارد. دیوار بزرگ باس از 830 کهکشان مجزا تشکیل شده است که به صورت گرانشی به چهار ابرخوشه کشیده می شوند. کهکشان ها با رشته های طولانی گاز داغ به هم متصل می شوند. در سال 2020 دیوار قطب جنوب با عرض 1.4 میلیارد سال نوری به این لیست اضافه شد.

با این حال، رکورد کنونی بزرگترین این سازه ها دیوار بزرگ هرکول-کرونا بولیس است که در سال 2013 کشف شد و وسعت آن 10 میلیارد سال نوری است، یعنی کمی بیش از یک دهم اندازه دید ما از کیهان. !

جان هاکیلا، استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه آلاباما در هانتسویل گفت: ما اندازه این سازه را محاسبه کردیم و سپس متوجه شدیم که بزرگترین سازه در جهان است.

هاکیلا و لوپز هر دو تعدادی آزمایش آماری انجام دادند تا ثابت کنند که نتایج تصادفی نبودند. برای Giant Arc، نتیجه یک سطح اطمینان 99.9997 درصد بود. در تحقیقات علمی، استاندارد طلایی برای اهمیت آماری به عنوان 5 سیگما شناخته می شود. اگر این احتمال 1 در 3.5 میلیون باشد، به این معنی است که نتایج تصادفی هستند. قوس غول پیکر به 4.5 سیگما رسیده است، بنابراین هنوز ممکن است این ساختار آرایش تصادفی از ستارگان باشد.

سرکار توضیح می دهد: «چشم های ما در دیدن الگوها بسیار خوب هستند. ممکن است بتوانید ابرهای آسمان را به صورت حروف و تصاویر در نظر بگیرید، اما این نمایش‌ها گاهی می‌توانند کاملاً تخیلی باشند. با این حال، من فکر نمی کنم این باشد. در اینجا شرایط حاکم است، به نظر من این یک زنجیره فیزیکی واقعی از سوپرگروه ها است.”

اگر ساختارهای بیشتری مانند کهکشان راه شیری و دیوار بزرگ هرکول-کورونا بوئالیس پیدا شود، ستاره شناسان مجبور خواهند شد مدل استاندارد کیهان شناسی را بازنویسی کنند – یا حداقل به روز کنند.

این اولین بار نیست که این مدل باید اقتباس شود. در سال 1933، فریتز تسویکی جرم گروهی از کهکشان ها را اندازه گرفت و دریافت که آنها کمتر از آن چیزی هستند که او انتظار داشت. در واقع، جرم آنقدر کوچک بود که کهکشان ها مجبور شدند از هم جدا شوند و از کشش گرانشی خوشه بگریزند. بنابراین، چیز دیگری باید خوشه های کهکشانی را کنار هم نگه دارد.

این “مواد” ماده تاریک است، ماده ای مرموز که گمان می رود 27 درصد از جهان را تشکیل می دهد. سپس در سال 1998، آنها این مدل را با انرژی تاریک تطبیق دادند. این اتفاق پس از آن رخ داد که دو تیم مستقل از اخترشناسان انبساط جهان را اندازه‌گیری کردند و دریافتند که در حال شتاب است.

در هر صورت احتمالا در چند سال آینده متوجه این موضوع خواهیم شد. بررسی میراث فضا و زمان (LSST)، یک بررسی برنامه ریزی شده 10 ساله از آسمان جنوبی، ممکن است دید بی سابقه ای از کیهان را در اختیار اخترشناسان قرار دهد.

سرکار می‌گوید: «تغییر پارادایم نیاز به مقدار زیادی دارد، به خصوص زمانی که مردم زندگی و شغل خود را روی آن سرمایه‌گذاری کرده‌اند، اما در نهایت این علم است که تعیین می‌کند حق با چه کسی است».

منبع: بی بی سی فیچر

5858