راه‌حلی ساده برای توجیه ساختارهای کیهانی

کیهان میزبان میلیاردها کهکشان می‌باشد اما نحوه قرارگیری آن‌ها در فضا، کمی بی‌نظم است. چرا در کیهان ساختارهای گوناگونی وجود دارد؟! چگونه این ساختارها شکل گرفته و رشد کرده‌اند؟!

پژوهشی که طی ۱۰ سال بر روی صدها هزار کهکشان توسط تلسکوپ ماژلان در یکی از رصدخانه‌های شیلی انجام شده، رویکرد جدیدی برای پاسخ دادن به این رمز اساسی کیهان مطرح کرده است.

دنیل کسلن سرپرست تیم تحقیقات پرسش زیر را مطرح کرده و خود به او پاسخ داده است.

“چگونه می‌توان مطلبی غیرقابل توصیف را توصیف کرد؟!” “با بررسی راه‌حلهای جدید!”

به گفته وی روش تیم او نگرشی جدید به نقش نیروی گرانش در رشد و تکامل ساختارهای اولیه کیهان دارد. این تحقیقات بررسی مستقیم یکی از پایه‌های کیهان‌شناسی بر اساس مشاهدات می‌باشد.

تحقیقات انتقال به سرخ Carnegie-Spitzer-IMACS به بررسی رابطه میان رشد کهکشان‌ها و فضای اطراف در بازه زمانی ۹ میلیارد سال اخیر پرداخته است.

نخستین کهکشان‌ها چند صد میلیون سال پس از بیگ‌بنگ به وجود آمده‌اند. پس از بیگ‌بنگ ذراتی بسیار داغ که مانند سوپی داغ و پرانرژی در فضا شناور بودند شکل گرفتند؛ با انبساط این ذرات دمای آن‌ها کاهش یافته و به گاز هیدروژن خنثی تبدیل شدند. برخی ذرات چگال‌تر بوده و نیروی گرانش آن‌ها بر نیروی خارجی کیهان غلبه کرده و این ذرات به درون خود فرو‌پاشیدند و اولین دسته از ساختارهای کیهانی را به وجود آوردند.

تفاوت چگالی باعث شد که ساختارهای کوچک و بزرگی در نقاط مختلف کیهان شکل بگیرند. اما هنوز هم ستاره‌شناسان برای مدل‌سازی نحوه رشد ساختارهای کیهان در این بازه ۱۳ میلیارد ساله با محدودیت‌های ریاضی مواجه می‌باشند.

به گفته تیم تحقیقات تعاملات گرانشی که میان تمام ذرات کیهان وجود دارد بسیار پیچیده‌تر از آن چیزی است که بتوان آن را با قوانین ساده ریاضیات توجیه کرد.

ستاره‌شناسان چه از روش “تخمین‌های ریاضیات” و چه از روش “شبیه‌سازی‌های عظیم کامپیوتری” استفاده کنند و تمام تعاملات میان کهکشان‌ها را مدل‌سازی کنند اما نمی‌توانند تعاملات میان تمام ذرات کیهان را شبیه‌سازی کنند.

روش کارآمدی که در این بررسی‌ها بیان شده محاسبه جرم ستارگان متعدد انتخاب‌ شده در کهکشان‌های دوردست و استفاده از آن در فرمول‌سازی رویکردی جدید برای درک نحوه تشکیل ساختارهای گوناگون می‌باشد.

نخستین ساختارهای کیهان پس از بیگ‌بنگ در حالی شکل گرفتند که ذرات پس از سرد شدن به نیروی خارجی غلبه کرده و در خود فروپاشیدند.

اعضای این تیم پژوهشی معتقدند که می‌توان با این روش رشد و تکامل هر پیش‌ساختار را بررسی و به تمام بخش‌های فضا تعمیم داد و میانگین آن را محاسبه کرد.

بدین ترتیب مشخص شده که دسته‌های چگال‌تر، سریع‌تر رشد کرده و دسته‌هایی با چگالی کمتر سرعت رشد پایین‌تری داشتند.

با استفاده از این روش می‌توان مطالعات معکوس نیز انجام داد و به منشا سرعت توزیع و رشد تورم در چگالی پی‌برد؛ سپس می‌توان آن را مقیاس‌های بزرگ کیهان تعمیم داد و به نحوه توزیع کهکشان‌ها نیز پی برد.

پژوهشهای آن‌ها، راه‌حلی ساده و صحیح در پاسخ به منشا و چگونگی رشد تورم در چگالی پیشنهاد می‌دهد.

این بررسی‌ها نتیجه رصدهای متعدد در رصدخانه “Las Campanas” و بررسی تصاویری در طول موج فروسرخ از آزمایشگاه ملی تحقیقات نجومی فروسرخ-نوری می‌باشد.

روش پیشنهادی تحقیقات اخیر برای درک نحوه رشد و توزیع ساختارهای کیهان چیست؟

– مطالعه تابش‌های پس‌زمینه کیهانی

– بررسی تصاویر کهکشانی در طول فروسرخ

✅ – محاسبه جرم ستارگان، فرمول‌سازی و تعمیم به سایر بخش‌های کیهان

– مطالعه اولین ذرات شکل گرفته پس از بیگ‌بنگ

چرا مدل‌سازی‌های کیهانی در بازه ۱۳ میلیارد ساله امکان‌پذیر نمی‌باشد؟

✅ – محدودیت‌های ریاضی

– نقص ابزارهای مدل‌سازی

– کمبود اطلاعات مورد نیاز

– نقص دانش کیهان‌شناسی

ترجمه:

سرکار خانم مریم هادیزاده، دانشجوی آموزش زبان انگلیسی

منبع:

https://phys.org/news/2020-04-elegant-solution-reveals-universe.html