محاسبات جدید نشان می‌دهد که بیشتر کیهان از انرژی تاریک ساخته شده است!!

سحابی N44

(NASA, ESA, V. Ksoll and D. Gouliermis/Universität Heidelberg et al.; Processing: Gladys Kober/NASA/Catholic University of America)

محاسبات جدید کیهان تأیید کرده است که انرژی تاریک نزدیک به 69 درصد از مجموع همه چیز را تشکیل می‌دهد.

31 درصد باقی مانده یعنی ذرات و نیروها همه چیزهایی را تشکیل می‌دهند که ما می‌توانیم ببینیم  و ماده تاریک، ماده اسرارآمیز گرانشی که مسئول حرکات و اثراتی است که در حال حاضر نمی‌توان آنها را به روش دیگری توضیح داد.

ستاره‌شناس محمد عبدالله از مؤسسه ملی تحقیقات نجوم و ژئوفیزیک در مصر توضیح می‌دهد: کیهان شناسان معتقدند که تنها حدود 20 درصد از کل ماده از ماده منظم یا باریونی تشکیل شده است که شامل ستارگان، کهکشانها، اتمها و حیات می‌شود.

حدود 80 درصد کیهان از ماده تاریک ساخته شده است که ماهیت اسرارآمیز آن هنوز مشخص نیست، اما ممکن است از ذرات زیر اتمی هنوز کشف نشده تشکیل شده باشد.

از طرف دیگر انرژی تاریک بیشتر یک نیرو است. ما هم نمی‌دانیم چیست. این نامی است که ما برای هر چیزی می‌گذاریم که باعث انبساط شتابان جهان می‌شود و تعداد زیادی از آن وجود دارد. اندازه‌گیری‌های مکرر نشان داده‌اند که بیشتر چگالی ماده-انرژی کیهان را تشکیل می‌دهد.

خوشه‌های کهکشانی مانند آبل 370 که در اینجا نشان داده شده‌اند، می‌توانند شامل صدها تا هزاران کهکشان محدود به گرانش باشند. (اشعه ایکس: NASA/CXC/Penn State Univ./G. Garmire؛ نوری: NASA/STScI)

تعیین نرخ انبساط کیهان تاکنون بسیار دشوار بوده است، اما دلایل خوبی وجود دارد که چرا دانشمندان می‌خواهند این کار را انجام دهند. محدود کردن چگالی ماده-انرژی کیهان می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا دریابند انرژی تاریک چیست، چگونه بر انبساط کیهان تا به امروز تأثیر گذاشته است و چه اتفاقی می‌تواند در آینده بیفتد: انبساط جهان برای همیشه، یا معکوس شدن و کوچک شدن…

یک راه آزمایش شده و واقعی برای تعیین میزان انرژی تاریک به خوشه های کهکشانی متکی است که به این دلیل است که آنها از ماده‌ای تشکیل شده‌اند که در طول عمر کیهان، در حدود 13.8 بیلیون سال، تحت گرانش گرد هم آمده‌اند.

با مقایسه تعداد کهکشان‌ها و جرم یک خوشه در مقایسه با شبیه‌سازی های عددی، دانشمندان می‌توانند نسبتهای ماده و انرژی را محاسبه کنند.

گیلیان ویلسون، ستاره‌شناس از دانشگاه کالیفرنیا مرسد، توضیح می‌دهد: «از آنجایی که خوشه‌های کهکشانی امروزی از ماده‌ای تشکیل شده‌اند که طی بیلیونها سال تحت گرانش خود فرو ریخته است، «تعداد خوشه های مشاهده شده در زمان حاضر، به اصطلاح «فراوانی خوشه‌ای» به شرایط کیهانی و به‌ویژه مقدار کل ماده بسیار حساس است.»

اما از آنجایی که بیشتر جرم از ماده تاریک تامین می‌شود، اندازه گیری مستقیم جرم یک خوشه کهکشانی دشوار است. در عوض، محققان جرم خوشه‌های کهکشانی را در پایگاه داده خود تعیین کردند و با استفاده از تکنیک GalWeight این تیم با شمارش تعداد کهکشانها به دقت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند تا مطمئن شوند که هر کدام فقط شامل کهکشان‌های خوشه‌ای هستند. از آنجایی که خوشه‌های پرجرم‌تر دارای کهکشان‌های بیشتری هستند، رابطه‌ای که به رابطه غنای جرم (MMR) معروف است، محققان توانستند جرم کل هر یک از خوشه‌های نمونه خود را تخمین بزنند.

آنها سپس شبیه‌سازی‌های عددی را برای تولید خوشه‌های کهکشانی با نسبت‌های متغیر انرژی تاریک و ماده انجام دادند. شبیه‌سازی‌هایی که نزدیک‌ترین تطابق را با خوشه‌های کهکشانی مشاهده‌شده داشتند، از کیهانی بود که از 31 درصد ماده تشکیل شده بود که بسیار نزدیک (و یک پیشرفت نسبت به) تلاش قبلی تیم است که نسبت انرژی تاریک 68.5 درصد و ماده 31.5 درصد را به دست آورد. همچنین با سایر اندازه‌گیری‌های چگالی ماده-انرژی کیهان همخوانی خوبی دارد، که نشان می‌دهد ما به تعیین آن بسیار نزدیک هستیم.

توموآکی ایشیاما، ستاره‌شناس دانشگاه چیبا، می‌گوید: “ما موفق شده‌ایم اولین اندازه گیری چگالی ماده را با استفاده از MRR انجام دهیم که مطابق با اندازه گیری تیم پلانک با استفاده از روش پس زمینه ریز موج کیهانی است.”

این کار بیشتر نشان می دهد که فراوانی خوشه یک تکنیک رقابتی برای محدود کردن پارامترهای کیهانی و مکمل تکنیک‌های غیر خوشه‌ای مانند ناهمسانگردی‌های CMB، نوسانات صوتی باریون، ابرنواخترهای نوع Ia یا عدسی گرانشی است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

New Calculations Show Most of The Universe Is Made of Dark Energy

ByMICHELLE STARR

19 September 2023

https://www.sciencealert.com/new-calculations-show-most-of-the-universe-is-made-of-dark-energy