آینده کهکشان ما چه خواهد شد؟ 

ما در کهکشانی زندگی می کنیم که میلیاردها سال پیش در اثر انفجار بوجود آمده است و اکنون منبسط تر شده است. جهان از زمان وقوع – توده ­ای کوچک با انرژی فوق ­العاده عظیم که از آغاز کیهان تا به امروز در حال منبسط شدن است – تا به امروز، حدود ۱۴ میلیارد سال، سن دارد.

امروز، فضا با صدها میلیارد کهکشان از جمله منظومه شمسی -که بخش کوچکی از کهکشان راه شیری است- پر شده است. اما، دقیقاً چه چیزی سبب توسعه ی کیهان از دوران نوزادی تا زمان حالش، شده است؟ و در آینده چه رخ خواهد داد؟

توده ­ای کوچک با انرژی فوق ­العاده عظیم که از آغاز کیهان تا به امروز در حال منبسط شدن است

در تصویر بالا، انبوه توده­ ها و رشته­ های ماده تاریک (مناطق سیاه) به عنوان داربستی برایت شکیل ساختارهای کیهانی به وجود آمده از ماده معمولی (نواح یدرخشان) –از جمله ستارگان، کهکشان ­ها و خوشه­ های کهکشانی- مشاهده می ­شود.

این تصویر، حاصل کار دانشمندان آزمایشگاه اسلاک (آزمایشگاه شتاب دهنده ملی ذرات) و استنفورد از ترکیب داده ­های تجربی و نظری به­ منظور درک چگونگی تشکیل جهان و آنچه که در آینده رخ می دهد، است.

ریسا وکسلر(Risa Wechsler) باستان­ شناس اخترفیزیکی به دنبال پاسخ به این سوالات بنیادی است. تیم “وکسلر” در موسسه اخترفیزیک و کیهان شناسی کاولیِ(KIPAC) دانشگاه استنفورد و آزمایشگاه شتاب­ دهنده ملی ذرات دانشکده انرژی- اسلاک(SLAC)، با ترکیب داده ­های آزمایشگاهی و تئوری

در برنامه شبیه­ سازی کامپیوتری عمیقاً به کاوش در تاریخ کیهانی و ردیابی چگونگی به هم پیوستن ذرات ماده به یکدیگر برای تشکیل ساختارهای بزرگ در جهان در حال انبساط پرداختند. وکسلر -استاد فیزیک و اخترفیزیکدان گفت: «اغلب محاسبات ِ ما در موسسه کیهان شناسی کاولیِ انجام شد و این محاسبات نمودی مهم از همکاری بین اسلاک و استنفورد می باشد.»

سفر ِ شبیه ­سازی شده ی “وکسلر” از طریق فضا-زمان با استفاده از داده­ های آزمایشگاهی متنوعی از جمله مشاهدات ِ موسسه انرژی تاریک (DES) -که به تازگی مجموعه­ ی جدیدی از کهکشان ­های همدم فوق ­العاده کم­ نورِ کهکشان راه شیری که غنی از ماده تاریک هستند،

کشف کرده اند- انجام شده است. کشش گرانشی از این ماده نامرئی بر روی ماده معمولی (ماده مرئی و قابل رویت) تاثیر می­ گذارد و نقش مهمی در تشکیل و رشد کهکشان ­ها بازی می­ کند.

“ریسا وکسلر” اختر فیزیکدان و استاد فیزیک

انرژی تاریک عامل کلیدی دیگری در شکل دادن جهان است: انرژی تاریک جهان را همانند یک بادکنک با روند همیشگی رو به رشد متورم می­کند، ولی محققان درباره ی علت به ­وجود آوردنده ی این انبساط چیز زیادی نمی­ دانند. دو پروژه آینده به وکسلر و دیگر پژوهشگران سرنخ­ های جدیدی درباره ی این انرژی مرموز خواهد داد.

دستگاه طیف­ سنجی انرژی تاریک(DESI) -که با همکاری علمی وکسلر هدایت می­ شود- در سال ۲۰۱۸ برای تبدیل تصاویر دو بعدی از بررسی­ هایی مثل DES به نقشه ی سه­ بعدی از کیهان، آغاز به کار خواهد کرد.

تلسکوپ بزرگ پیمایشی سینوپتیکی(LSST) که دارای چشم دیجیتال بسیار حساس ۳۲۰۰ مگاپیکسلی­ است و در اسلاک مونتاژ شده، طی چند سال آینده به­ منظور کشف عمیق ­تر فضا در مقایسه با هر تلسکوپ دیگری، شروع به کار خواهد کرد.

وکسلر می ­گوید: «نگاه به کهکشان­های دور، جستجو در گذشته است و به ما اجازه می­ دهد تا چگونگی رشد و توزیع کهکشان­هایی که توسط انرژی تاریک در مراحل مختلف زمانی تحت تاثیر قرار گرفته ­اند را اندازه ­گیری کنیم». او همچنین اضافه کرد: «در طی ده سال گذشته،

ما پیشرفت ­های زیادی در تصحیح و بهبود مدل کیهانی­ داشته­ ایم که بسیاری از ویژگی­های جهان امروز را به خوبی توصیف می­ کند. با این­حال، اگر داده ­های آینده مدل امروزی را رد کنند، ما باید به طور کامل دیدمان را از جهان تغییر دهیم».

مدل کنونی نشان می ­دهد که جهان تا ابد محکوم به انبساط و گسترش است و هر چه بیشتر و بیشتر در حال تاریک شدن، سرعت گرفتن و دور شدن کهکشان­ها از یکدیگر، میباشد.

اما آیا سرعت این شتاب ثابت است یا بسته به فضا-زمان تغییر می­کند؟ و آیا امکان رد شدن نظریه گرانشی در مقیاس­های بزرگ وجود دارد؟ داده ­های بیشتر به پژوهشگران در یافتن ِ پاسخ این پرسش­های اساسی کمک خواهد کرد.