کیهان
امروزه کیهانشناسی به دلیل وجود داده‌های رصدی که از تلسکوپهای زمینی و فضایی و در طول موجهای
متفاوت الکترومغناطیس به دست آمده است، دردوران طلایی خود به سر می‌برد. همچنین وجود مدلهای
نظری قابل آزمون با داده‌های تجربی باعث شده است که کیهانشناسی به عنوان یک علم تجربی مورد توجه
فیزیکدانان قرار بگیرد. یکی از مهمترین مباحث کیهانشناسی چه از دیدگاه رصدی و چه ازدیدگاه تجربی تشکیل
ساختار و مطالعه ساختارهای بزرگ مقیاس کیهانی است. کیهان ما در ابعاد بزرگ از کهکشانهاٰ،گروههای
کهکشانی،خوشه‌های کهکشانی و نواحی کم چگال به نام تهی‌جاها تشکیل شده است. نظریه تشکیل ساختار
کیهانی به عنوان بخشی از کیهانشناسی دو هدف دارد.
الف) بررسی منشا این ساختارهای کیهانی و اختلالات اولیه کیهانی
ب) نحوه رشد و تحول اختلالات اولیه کیهانی که منجر به وجود آمدن ساختارها در کیهان شده است.
جهان تقریباً به طور کامل از انرژی تاریک، ماده تاریک و ماده معمولی تشکیل شده است. سایر محتویات آن تابش الکترومغناطیسی (که میزان آن از ۰.۰۰۵٪ تا ۰.۰۱٪ تخمین زده می‌شود) و ضدماده است. در طی دو میلیارد سال گذشته مقدار کل تابش الکترومغناطیسی تولید شده در جهان به نصف کاهش یافته‌است. درصد همه انواع ماده و انرژی در طول تاریخ جهان تغییر کرده‌است امروزه ماده معمولی که سازنده اتمها ستارگان، کهکشانها و زندگی است، تنها ۴.۹٪ از محتوای جهان را تشکیل داده‌است در حال حاضر چگالی کلی این گونه از ماده بسیار کم و تقریباً برابر با ۳۱−۱۰ × ۴.۴ گرم در سانتیمتر مکعب است که معادل چگالی در حد تنها یک پروتون در هر متر مکعب می‌باشد ماهیت ماده تاریک و انرژی تاریک ناشناخته است. گونه مبهمی از ماده است که هنوز شناسایی نشده و در حدود ۲۶.۸٪ از محتوای جهان را تشکیل می‌دهد. انرژی تاریک که انرژی فضای خالی است و باعث شتاب‌دار شدن انبساط جهان شده‌است، ۶۸.۳٪ از محتوای جهان را تشکیل می‌دهد.
نقشه نزدیکترین ابرخوشه‌ها و فضاهای پوچ به زمین
توزیع ماده، ماده تاریک و انرژی تاریک در سراسر جهان در فواصل بزرگتر از ۳۰۰ میلیون سال نوری، یکنواخت و همگن است اما در مقیاسهای طولی کوتاهتر مواد تشکیل توده می‌دهند؛ بسیاری از اتمها متمرکز شده و تشکیل ستاره می‌دهند و بیشتر ستارگان گرد هم آمده و کهکشانها را می‌سازند، بیشتر کهکشانها در کنار هم تشکیل خوشه، ابرخوشه و در نهایت رشته کهکشانهای عظیم را شکل می‌دهند. در جهان قابل مشاهده در حدود ۳۰۰ سکستیلیون (۳×۱۰۲۳) ستاره و بیش از ۱۰۰ میلیارد (۱۰۱۱) کهکشان وجود دارد اندازه کهکشانها به‌طور معمول در طیفی از کهکشانهای کوتوله با کمتر از ده میلیون (۱۰۷ ستاره، تا کهکشانهای غول‌پیکر با یک تریلیون (۱۰۱۲) ستاره، متغیر است. بین این ساختارها فضاهای پوچ قرار دارند که قطری برابر با ۳۳ تا ۴۹۰ میلیون سال نوری دارند. کهکشان راه شیری در گروه محلی کهکشانها قرار دارد که خود بخشی از ابرخوشه لانیاکی است. طول این ابرخوشه در حدود ۵۰۰ میلیون سال نوری است و اندازه گروه محلی نیز در حدود ۱۰ میلیون سال نوری است. جهان همچنین نواحی گسترده‌ای از فضاهای خالی نسبی دارد. بزرگترین ناحیه پوچ شناخته شده پهنه‌ای برابر با ۱.۸ میلیارد سال نوری دارد.
مقایسه محتویات جهان امروز با ۳۸۰۰۰۰ سال پس از مه بانگ که توسط داده‌های ۵ساله دبلیومپ (از سال۲۰۰۸) اندازه‌گیری شده است. (به دلیل خطای گرد کردن مجموع این ارقام ۱۰۰نمی‌شود). این نشان‌دهنده محدودیت‌های دبلیومپ در سال ۲۰۰۸ در توانایی تعریف ماده تاریک و انرژی تاریک است.
جهان قابل مشاهده در مقیاسهای بسیار بزرگتر از ابرخوشه‌ها همسانگرد است. یعنی از روی زمین، ویژگیهای آماری جهان در همه جهات یکسان هستند. جهان در یک تابش ریزموج بسیار همسانگرد غوطه‌ور است که متناظر با یک طیف تعادل گرمایی جسم سیاه با دمای تقریبی ۲.۷۲۵۴۸ درجه کلوین است. این فرضیه که جهان در مقیاسهای بزرگ همگن و همسانگرد است، اصل کیهان شناختی نام دارد. جهانی که همگن و همسانگرد باشد از تمام زوایای دید یکسان به نظر می‌رسد و مرکزی ندارد.
انرژی تاریک
دلیل شتاب گرفتن انبساط جهان همچنان در هاله‌ای از ابهام قرار دارد. اغلب دلیل آن را به وجود شکل ناشناخته‌ای از انرژی به نام انرژی تاریک نسبت می‌دهند که پنداشته می‌شود در سراسر فضا نفوذ کرده‌است . اگر از دیدگاه هم‌ارزی جرم و انرژی به موضوع نگاه کنیم، چگالی انرژی تاریک (۳۰−۱۰×۷~ گرم بر سانتیمتر مکعب) بسیار کمتر از چگالی ماده معمولی یا ماده تاریک موجود در کهکشانهاست. اما امروزه در دوره انرژی تاریک جرم-انرژی جهان را در تسلط خود دارد زیرا در پهنه فضا به شکل یکنواختی گسترده‌است.
دو شکل پیشنهاد شده برای انرژی تاریک عبارتند از ثابت کیهانی، یک چگالی انرژی ثابت که به شکل همگن فضا را پرکرده‌است و میدان های اسکالر مانند اثیر یا مدولی کمیتهای دینامیکی هستند که چگالی انرژی آنها در فضا و زمان متغیر است. ثابت کیهانی را می‌توان به گونه‌ای فرمول‌بندی کرد که با انرژی خلاء هم‌ارز باشد. میدانهای اسکالری که میزان ناهمگنی ناچیزی دارند به سختی از یک ثابت کیهانی قابل تمایزند.
ماده تاریک
ماده تاریک یک نوع فرضی از ماده است که برای کل طیف الکترومغناطیسی نامریی است اما بیشترین نوع ماده موجود در جهان است. وجود و ویژگیهای ماده تاریک از آثار گرانشی‌اش بر روی ماده مرئی، تابش و ساختار بزرگ ـ مقیاس جهان، نتیجه‌گیری می‌شود. به جز نوترینوها که شکلی از ماده تاریک داغ هستند، تاکنون هیچ گونه‌ای از ماده تاریک به‌طور مستقیم مشاهده نشده‌است و به یکی از بزرگترین اسرار اخترفیزیک نوین تبدیل شده‌است. ماده تاریک هیچ گونه نور یا هر تابش الکترومغناطیسی دیگری را جذب یا منتشر نمی‌کند. تخمین زده می‌شود که ماده تاریک ۲۶.۸٪ کل جرم-انرژی جهان و ۸۴.۵٪ کل ماده موجود در جهان را تشکیل می‌دهد.
ماده ی معمولی
۴.۹٪ باقی‌مانده جرم-انرژی جهان، ماده معمولی است که از اتمها، یونها، الکترونها وترکیبات آنها، تشکیل می‌شود. ستارگان نیز از این نوع ماده تشکیل شده‌اند که تقریباً کل نوری که از کهکشانها به ما می‌رسد را آنها تولید می‌کنند و همچنین منشأ پیدایش گازهای میان‌ستاره‌ای در فضاهای میان ستاره‌ای و میان کهکشانی، سیارات و هر جسمی که در طول روز می‌بینیم و لمس می‌کنیم، هستند . واقعیت این است که بیشتر ماده معمولی موجود در جهان هنوز دیده نشده است، زیرا ستارگان و گاز درون کهکشانها تنها ۱۰ درصد از سهم ماده معمولی در چگالی جرم-انرژی جهان را تشکیل می‌دهند.
نویسندگان: سرکار خانم مژگان فتوحی، جناب آقای آرمین رضازاده