انرژی تاریک جهان را وادار به انبساط می‌کند!!

 

 

این رصدخانه جدید ممکن است به ما نشان دهد که چگونه این امر اتفاق می‌افتد.

 

رصدخانه روبین سرانجام سال آینده می‌تواند رازهایی در مورد جهان تاریک فاش کند.

 

کهکشان راه شیری درخشان و صدها ستاره در سراسر آسمان در پشت شبح رصدخانه روبین کشیده شده‌اند. (اعتبار تصویر: Bruno C. Quint)

 

در حالی که جهان ما مانند یک بالون تخریب‌ناپذیر از هر جهت انبساط پیدا می‌کند – به لطف انرژی تاریک، نیرویی که کاملاً برای چشم انسان پنهان است.

 

 دیلون بروت یک اخترفیزیکدان است که تلاش می‌کند همه چیز را در این خصوص درک کند.

 

بروت می‌خواهد همبستگی عجیبی را آشکار کند که بین جهان نامرئی و مرئی وجود دارد، بفهمد ساختار فضا-زمان چگونه جریان می‌یابد و شاید در نهایت حقیقت را در مورد هر چیزی که باعث می‌شود کیهان هر روز سریع‌تر و سریع‌تر به بیرون حباب کند، آشکار کند.

 

برای این کار او ابرنواخترها را طبقه‌بندی می‌کند.

 

با این حال، هنگام انتخاب ابرنواخترها، بروت به همه آنها علاقه‌ای ندارد. این انفجارهای ستاره‌ای معمولاً به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: نوع 2 و نوع 1a. بروت نوع 1a را می‌خواهد و استدلال او در واقع بسیار ساده است:

او به Space.com گفت: «همه آنها دقیقاً یکسان نیستند، اما بسیار شبیه هم هستند.

 

در اصل، برای حل همه آن اسرار فضایی ذکر شده، باید برخی از فواصل را در مقیاسهای کیهانی اندازه گیری کنید. به عنوان مثال، تنها در این صورت می‌توانید بدانید که انرژی تاریک چقدر و با چه سرعتی فضا را وادار به انبساط کرده است. محاسبه معکوس از آنجا و شاید شما نیز چیزی در مورد ماهیت خود انرژی تاریک یاد بگیرید. با این حال، برای اندازه‌گیری حتی چنین مسافت‌های بزرگ و مفاهیم دست نیافتنی، برای بررسی اینکه چقدر به عقب می‌توانیم ببینیم و چقدر دورتر آن نقطه در حال سفر است، هنوز به چیزی اساسی مانند یک خط کش نیاز دارید.

 

خوشبختانه، از آنجایی که از نظر روشنایی و رفتار عمومی بسیار استاندارد هستند، ابرنواخترهای نوع 1a مانند خط‌کش‌های سال‌های نوری هستند که در فضا فرو می‌روند. در واقع، ستاره‌شناسان دوست دارند به این دلیل آنها را “شمع استاندارد” بنامند. آنها فانوس‌های دریایی کاملی هستند که ما را در حین کالیبره کردن معادلات و جستجوی برخی از پاسخ‌ها راهنمایی می‌کنند. هر چه بیشتر داشته باشیم، بهتر است.

 

تصویری از یک ابرنواختر نوع 1a. (اعتبار تصویر: ناسا)

 

به دنبال کارایی و دقت، بروت مجموعه ابرنواختر خود را با استفاده از الگوریتمهای یادگیری ماشینی پر می‌کند که تا آنجایی که ممکن است نوع 1a را به شدت شناسایی می‌کنند. (دلیل دیگری برای اینکه استانداردسازی نوع 1a مفید است. الگوریتم‌های ثابت، سازگاری را دوست دارند.)

 

او بخشی از Dark Energy Survey Collaboration است و در اوایل این ماه، این تیم اعلام کرد که الگوریتم‌های آنها موفق به شناسایی 1500 مورد از این نشانگرهای طبیعی درخشان تنها در پنج سال شده‌اند. این یک معامله بسیار بزرگ است. بروت می‌گوید برای یافتن 1500 کل سوژه قبلی، 30 سال جستجوی منظم نوع 1a (معروف به استفاده از طیف‌نگار مطمئن) توسط دانشمندان طول کشید. DES همان نتیجه را در حدود یک ششم آن بازه زمانی بدست آورد.

 

بروت گفت: «یکی از اصلی‌ترین چیزهایی که DES را بسیار خاص کرده است این است که منطقه بسیار زیادی را در آسمان پوشانده است. اما همه چیز به شدت در حال افزایش است.

 

اگرچه DES مقدار قابل توجهی از نوع 1a تولید کرد، ابزار مرتبط با آن، دوربین انرژی تاریک، تنها 30 درجه مربع از آسمان را پوشش می‌داد. بروت می‌گوید که این کسر نسبتاً کوچکی است.

 

یا به طور خاصتر، بررسی میراث فضا و زمان که تا حدودی با استفاده از دوربین پیشرفته LSST از سال آینده ایجاد می‌شود.

 

گنبد تلسکوپ بلانکو که دوربین انرژی تاریک را در خود جای داده است. (اعتبار تصویر: Reidar Hahn، Fermilab)

بروت گفت: “LSST قرار است کل آسمان شب قابل مشاهده جنوبی را رصد کند.” “شما از کشف 1500 DES به LSST با کشف میلیونها هشدار می‌روید و امیدواریم با استفاده از یادگیری ماشین و الگوریتم‌های دیگر، چند 100000 ابرنواختر نوع 1a را به دست آوریم.”

 

یک سوال خاص منتظر پاسخ است

ویکتور کراببندام، مدیر پروژه ساخت و ساز رصدخانه در طول این سال گفت خوشبختانه یک بار دیگر، رصدخانه روبین رسماً در مسیر ساخت کامل در اواخر امسال است و LSST سفر خود را از اوایل تا اواسط آینده از بالای قله شیلی آغاز خواهد کرد. بروت از قبل یک معمای خاص دارد که در انتظار حل شدن با LSST است.

 

با 1500 بار اصلی ابرنواختر نوع 1a که در این ماه اعلام شد، بروت و محققین دیگر به نوعی آنچه را که ما در حال حاضر در مورد آنچه “ثابت کیهانی” نامیده می‌شود، تایید کردند، که می‌توانید آن را به عنوان مقداری که انرژی تاریک را در معادلات انبساط جهان نشان می‌دهد، در نظر بگیرید. این بیت شتابی است که فیزیک معمولی نمی تواند توضیح دهد. این “تأیید” ممکن است در ابتدا ناامید کننده به نظر برسد، اما به نوعی، پیشرفت بسیار خوبی است. این بدان معناست که یکی از دقیق‌ترین محاسبات مربوط به انبساط جهان به ما می‌گوید که احتمالاً در مورد همه چیزهایی که تاکنون در مورد انرژی تاریک می‌دانیم درست می‌گوییم.

 

با این حال، شاید جالب‌تر این باشد که کار تیم به نوعی به الگوی عجیبی نیز اشاره دارد. “ما بخشی در مقاله داریم که تمام کاوشگرهای موجود انرژی تاریک، نه فقط ابرنواخترها را ترکیب می کند، و آنچه می بینیم این است که بسیاری از آنها به مقدار کمی بزرگتر از “معادله حالت” انرژی تاریک اشاره می کنند. که به این معنی است که این یک ثابت کیهانی نیست.”

 

به عبارت دیگر، این بدان معناست که ارزشی برای نمایش انرژی تاریک وجود ندارد. شاید انعطاف پذیر باشد.

 

بروت گفت: «یکی از مزایای مهمی که از این تحلیل جدید LSST به دست می‌آوریم این است که ما ابرنواخترهای بیشتری را در جهان مجاور دریافت می‌کنیم، و دلیل آن این است که ما منطقه زیادی از آسمان را پوشش می‌دهیم. “اگر در مورد آن فکر کنید، جهان نزدیک، کیهانی است که به دلیل سرعت نور، ما کهکشان ها را بسیار نزدیک تر از امروز می بینیم. اگر به جهان دور نگاه می کنید، می بینید که کیهان زمانی که خیلی جوانتر بود.”

 

او توضیح می دهد که این مهم است، زیرا اعتقاد بر این است که تأثیر انرژی تاریک در جهان اخیر قوی ترین است. چرا؟ اینجاست که واقعا عجیب می شود.

 

بروت گفت: «به نظر ما انرژی تاریک یک ویژگی خود فضا است. این چیزی است که ثابت کیهانی تجسم می کند، که مانند انرژی فضای خالی است.

 

بنابراین، اگر انرژی تاریک ویژگی فضای خالی است، به این معنی است که امروز انرژی تاریک در جهان نسبت به گذشته بیشتر است. این به این دلیل است که جهان در حال انبساط است و در نتیجه «فضای بیشتری» ایجاد می کند.

 

بروت گفت: «ما فکر می‌کنیم با انبساط جهان رقیق نمی‌شود، بنابراین، نسبت به مقدار ماده در جهان و ماده تاریک در جهان، انرژی تاریک بیشتری دریافت می‌کنید.»

 

در این مرحله، مانند من، ممکن است از خود بپرسید: متاسفم، چی؟ من فکر کردم جهان شامل است؟ انرژی تاریک جدید از کجا می آید؟ این فقط نمی تواند به وجود بیاید، درست است؟

 

بروت گفت: «این سوال میلیون دلاری است. “آیا این فقط یک ویژگی فضا است؟ آیا این یک ویژگی اساسی جهان است؟ این که با گسترش خود فضا، شما به طور طبیعی انرژی تاریک بیشتری را همراه با آن دریافت خواهید کرد؟”

 

و برای رسیدن به نتیجه، به زودی یک دوربین چند میلیون دلاری در انتظار خواهیم داشت.

 

رصدخانه طلایی 2025

چهار مرحله اصلی باقی مانده است تا Brout بتواند روزهای منتهی به اولین نور LSST را شمارش کند. ابتدا تیم روبین باید چند آینه کلیدی را آماده کند. سپس، خدمه باید شیشه لازم برای تلسکوپ سیمونی را – که طبق گزارش‌ها حتی بدون قطعه شیشه‌ای مناسب از طریق آزمایش‌ها انجام شده است – تهیه کنند و پس از آن دوربین راه‌اندازی را نصب کنند. در نهایت، دوربین LSST حدوداً 200 میلیون دلاری که در حال حاضر در ساحل غربی ساخته شده است، جایگاه خود را به دست خواهد آورد.

 

یک فرد کوچک در یک لباس کامل سفید به یک لنز غول پیکر متصل به تکیه گاه های فلزی در اتاقی سفید و کم نور نگاه می کند.

 

دوربین LSST و تیم دوربین SLAC در اتاق تمیز LSST در 16 ژانویه 2024 عکس گرفتند. (اعتبار تصویر: Jacqueline Ramseyer Orrell/SLAC National Accelerator Laboratory)

کراببندم به Space.com گفت: “شما هنوز باید آن را از کالیفرنیا به قله برسانید. این ابزار بسیار ظریف است. از این نظر که یک دوربین 200 میلیون دلاری است – غیرقابل جایگزینی” خاص است.

 

او گفت: «این یک دوربین عظیم است. برای یک صفحه کانونی 3.2 گیگاپیکسل است.

 

یک گیگاپیکسل، برای زمینه، برابر با یک میلیارد پیکسل است. یک دوربین DSLR استاندارد در مقیاس‌های مگاپیکسل یا میلیون‌ها پیکسل کار می‌کند. برای اینکه واقعاً این خانه را برانید، در نظر بگیرید که یک میلیون ثانیه 12 دقیقه است. یک میلیارد ثانیه 31 سال است. بنابراین… تصویری از وضوح قدرت دوربین که کل آسمان جنوب را اسکن می کند را تصویر کنید.

 

به همین دلیل است که رصدخانه ای که با حدود 500 میلیون دلار بودجه بنیاد ملی علوم و چند 100 میلیون دلار بودجه وزارت انرژی ساخته شده است – که این رصدخانه به ویژه به مطالعات انرژی تاریک مانند بروت علاقه مند است – بسیار پیش بینی می شود.

 

تر جمه: سارا سیدحاتمی

Dark energy is forcing the universe to expand. This new observatory may show us how

By Monisha Ravisetti

https://www.space.com/rubin-observatory-legacy-survey-space-time-dark-energy-expansion ​