انرژی تاریک

خلاصه :

یک حجم ناشناخته به نام انرژی تاریک تقریبا سه چهارم کیهان را تشکیل داده، با این حال دانشمندان از جنس و نحوه ی عملکرد آن مطمئن نیستند. بنابراین، محققان چگونه از وجود چنین منبعی آگاه هستند؟

جهان در حال انبساط

 در سال ۱۹۲۹، ادوین هابل، ستاره شناس آمریکایی، برای اثبات انبساط رو به رشد کیهان، انفجار ستارگانی با نام ابرنواختر را مورد مطالعه قرار داد. از آن روز به بعد دانشمندان به دنبال این بوده اند تا بدانند این اتفاق با چه سرعتی روی می دهد. به نظر واضح می آمد که گرانش، نیرویی که همه چیز را جذب می کند، مانع انبساط کیهان است؛ حال سوال این بود که سرعت ِ این گسترش تا چه حد آهسته می شد؟

در دهه ی ۱۹۹۰ تیم های مستقل اخترفیزیکدانان دوباره توجه خود را به  ابرنواخترهای دوردست معطوف ساختند تا کاهش سرعت را اندازه بگیرند. برخلاف انتظارشان، مشاهده کردند که سرعت انبساط ِ جهان نه رو به کاهش که در حال افزایش بود. چیزی باید اثر گرانشی را خنثی کرده باشد، چیزی که دانشمندان بر آن نام “انرژی تاریک” گذاشتند. با محاسبه ی انرژی مورد نیاز برای فائق آمدن بر گرانش، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که انرژی تاریک ۶۸ درصد جهان  را تشکیل می دهد. مادۀ تاریک نیز ۲۷ درصد کیهان را تشکیل داده و تنها کمتر از ۵ درصد از کیهان را با مادۀ معمولی که انسان توان دیدن آن را دارد؛ ساخته شده است.

جوهرۀ کیهان

دانستن این مسئله که انرژی تاریک چگونه بر کیهان در حال گسترش تاثیر می گذارد اطلاعات زیادی به دانشمندان می دهد. اما مشخصه های این انرژی ناشناخته همچنان قابل دسترس است. مشاهدات اخیر نشان می دهد که انرژی تاریک در تمام طول تاریخ کیهان نقش داشته است؛ و این نکته می تواند اطلاعاتی در مورد ماده ی نامرئی در اختیار محققان بگذارد. یک راه ِ حل ممکن برای مسئله ی انرژی تاریک در نظر گرفتن یک منبع انرژی در حال تغییر به نام “جوهر” است. راه حل دیگر این که دانشمندان از نحوه ی کارکرد گرانش درک درستی ندارند، میباشد.

  این خوشه ی کهکشانی نماینده بیش از ۸۰ خوشۀ کوچکتر است که برای پیگیری اثرات انرژی تاریک مورد مطالعه   قرار گرفته است.

اما نظریۀ پیشتاز این است که انرژی تاریک خصیصه ی فضا است. آلبرت اینشتین اولین کسی بود که گفت فضا خالی نیست. او همچنین اذعان داشت که فضای زیادی می تواند به وجود آید. اینشتین در نظریه ی نسبیت عام خود به مسئله ی ثابت ِ کیهانی اشاره کرد. اما بعد از این که هابل نظریه ی انبساط کیهان را مطرح ساخت، اینشتین نظریه ثابت کیهانی را “بزرگترین اشتباه” خود خواند.

اما اشتباه اینشتین شاید بهترین نظریه متقارن انرژی تاریک باشد. نظریه ی اینشتین اعلام میدارد که فضای خالی می تواند انرژی خود را داشته باشد، ثابت در این نظریه به این معناست که با ظهور فضاهای بیشتر، انرژی بیشتری به جهان اضافه و باعث ِ انبساط آن می شود. اگرچه ثابت کیهانی با مشاهدات مطابقت دارد، دانشمندان هنوز در مورد علت این انطباق مطمئن نیستند.

انرژی تاریک و ماده ی تاریک

انرژی تاریک قسمت اعظم ِ کیهان ما را تشکیل می دهد، اما مادۀ تاریک که اثرات گرانشی دارد در یک حجم مشخص وجود دارد. ماده تاریک ۲۷ درصد از جهان را ساخته است. درست مانند انرژی تاریک، ماده تاریک نیز موجب تعجب ِ دانشمندان شده است. در حالی که انرژی تاریک نیرویی است که باعث انبساط کیهان می شود، ماده ی تاریک کاکرد گروهی و جمع شوندگی اجرام را تعریف می کند.

در دهه ی ۱۹۵۰ دانشمندانی که کهکشان های دیگر را مطالعه می کردند؛ انتظار داشتند بر اساس توزیع مواد مختلف درون آنها، گرانش باعث چرخش هر چه بیشتر مرکزها شود تا قسمت های دیگر. بر خلاف انتظارشان، محققان مشاهده کردند که کهکشان های مارپیچی جرم بیشتری از آنچه ظاهرشان می نمایاند، دارند. انجام مطالعاتی بر روی گاز موجود در داخل کهکشان های بیضوی و خوشه های کهکشانی، نشان داد که مادۀ نامرئی در سراسر کیهان وجود دارد.

دانشمندان پدیده های احتمالی مختلفی را در جایگاه ماده ی تاریک قرار می دهند. از اشیاء کاملا تاریک گرفته تا ذرات عجیب و غریب. منبع ماده و انرژی تاریک هر چه باشد، این نکته آشکار است که کیهان از پدیده هایی عجیب، تاثیر می پذیرد که کیهان شناسان به صورت مرسوم قادر به مشاهده ی آنها نیستند! اما این نکته نیز مانعی برای پژوهش و شناخت ِ ناشناخته ها نیست.