خلاء های کیهانی چه هستند؟

وبسایت بیگ بنگ - امین میرزایی: پیش از این مقاله مفصلی درباره بزرگترین ساختار کیهان ارائه دادیم که نهایتا ابرخوشه های کهکشانی به عنوان بزرگترین ساختار جهان برگزیده شدند. اما برخی دیدگاه های دیگری داشتند و گزینه های دیگری را پیشنهاد می دادند مثلا ماده تاریک و یا حتی بعضی می گفتند چرا خود جهان را به عنوان بزرگترین ساختار جهان انتخاب نکنیم؟ در میان این پیشنهادها یک نفر به خلاء های کیهانی وسیع بین کهکشان ها اشاره کرده بود، که به نظر جذاب می آید. اما آیا می توان خودِ خلاء یعنی فضای خالی فاقد هیچ چیز را به عنوان یک چیز در نظر گرفت؟ اگر این را بپذیریم پس به طور خودکار ایده خلاء های کیهانی به عنوان بزرگترین ساختار جهان را هم پذیرفته ایم.


اکثر مردم انبساط جهان بعد از بیگ بنگ را چیزی مانند باز کردن یک زیپ تصور می کنند و این ایده در مقیاسی کوچک تا حدودی هم درست است.ولی وقتی به مقیاس های بسیار بزرگ میرسیم، مثلا وقتی که چندین میلیارد سال نوری را به اندازه یک مکعب کوچکی بر روی صفحه مونیتور در نظر می گیریم، یک ساختار بزرگتر شروع به شکل گرفتن می کند. این ساختار بیشتر از اینکه شبیه به یک انفجار باشد، به یک کیک اسفنجی خوشمزه شباهت دارد. در این اسفنج رشته های بزرگ چسبیده به هم وجود دارد که با شکاف های عظیمی از یکدیگر جدا شده اند. چیزی به شکل شکاف، حفره، خلاء یا ابرحفره. نکته مقاله امروزمان این است که بفهمیم در این جهان متراکم چرا چنین چیزی وجود دارد.

ساعت جهان را به عقب برمی گردانیم، به نقطه آغاز برمیگردیم، به چند صدم ثانیه بعد از بیگ بنگ. زمانی که کل کیهان در منطقه کوچکی از پلاسمای به شدت داغ فشرده شده بود. اگر چه بیشتر محتویات آن حالتی نسبتا یکنواخت دارد، اما اندکی ناپایداری (نوسانات کوانتومی در فضا-زمان)در آن به چشم می خورد که وقتی جهان گسترش یابد این تفاوت کوچک هم بسیار بزرگ خواهند شد. به عبارتی دیگر تفاوت بسیار کوچکی در تراکم مواد در مقیاسی بسیار کوچک، بعدا تبدیل به مناطق گسترده ای از بی نظمی تراکمی مواد در سرتاسر گیتی می گردد.

اکنون که ۱۳٫۸ میلیارد سال از بیگ بنگ گذشته است ما می توانیم ببینیم که تغییرات میکروسکوپی در آغاز جهان به مقیاس های عظیمی در زمان حال تبدیل شده است. به جای داشتن کهکشان های منفرد که در فضا گسترده شده باشند، ما دیوارهای بزرگی حاوی هزاران کهکشان داریم که مانند رشته هایی در هم گره خورده اند. این ساختارها به طرز غیرقابل باوری بزرگ هستند، در فضایی به اندازه صدها میلیون سال نوری، هزاران کهکشان وجود دارد. اما این شکاف، حفره یا خلاء های میان خوشه ها می تواند حتی بزرگتر از اینها باشند.

ستاره شناسان اولین بار در دهه ۱۹۷۰ به فکر وجود خلاء های کیهانی افتادند. هنگامی که اولین نقشه برداری ها از جهان صورت گرفت. با اندازه گیری و استفاده از تکنیک انتقال به سرخ نور کهکشان ها (Redshift _ پدیده ای که در آن نور گسیل شده ازاجرام در حال دور شدن از ما به سمت طول موج قرمز می گراید) و تعیین سرعت دور شدن آنها از ما، ستاره شناسان پی بردند که توزیع کهکشان ها یکنواخت نیست.

برخی کهکشان ها نسبتا نزدیک بودند، ولی به یکباره تا فاصله بسیار زیادی انگار که شکافی در کار باشد، کهکشانی وجود نداشت، و بعد از این فضاهای خالی، خوشه ای از کهکشان ها در کنار یکدیگر یافت می شد. به تعبیری ساده تر کهکشان ها به صورت گروهی و خوشه ای توزیع شده اند نه به صورت مخلوطی یکنواخت از مواد. در طول چند دهه گذشته ستاره شناسان مدل های سه بعدی پیچیده ای در مقیاس هایی عظیم از نقشه جهان تهیه کرده اند. نسخه ۲۰۰۹ از نقشه‌برداری آسمانی دیجیتال اسلون(SDSS) دقیق ترین نقشه ای است که تاکنون ارائه شده است. بزرگترین خلاء که در حال حاضر شناسایی شده «حفره غول» است (در اصل بزرگترین حفره ای است که من میدانم) که در حدود ۱٫۵ میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد و قطر آن بین ۱ تا ۱٫۳ میلیارد سال نوری است.

اگر بخواهیم منصفانه برخورد کنیم، این مناطق در واقع کاملا هم خالی نیستند. آنها فقط تراکم کمتری نسبت به مناطق کهکشانی دارند. تراکم آنها کمتر از یک دهم متوسط تراکم کل جهان است و به این معنی است که هنوز هم مقادیری گاز و گرد و غبار و همچنین ماده تاریک، ستاره و کهکشان در میان این حفره ها موجود است. حتی حفره ی غول ۱۷ خوشه کهکشانی در درون خود دارد.

احتمالا شما تصور می کنید که مقیاس ها دائما بزرگ و بزرگ تر می شود. ممکن است به نظرتان بیاید که در آینده ای نه چندان دور ممکن است کشف شود که حتی این ساختار اسفنجی شکل هم بخشی از یک ساختار بزرگتر بوده است، و پس از آن باز هم ساختاری بزگتر کشف گردد و این رویه دائما ادامه یابد. اما این چنین نیست، از نظر ستاره شناسان این دیگر «پایان عظمت کیهان» است، چون به نظر نمی رسد که چیزی بزرگتر از این ساختار درون جهان ما وجود داشته باشد.

تا زمانی که انبساط جهان ادامه یابد، این حفره ها بزرگتر و بزرگتر می شوند. دیواره ها و رشته های کهکشانی بزرگ و کشیده می شوند و احتمالا از هم جدا میگردند. حفره ها با هم ادغام می شوند و فقط مرز گرانشی خوشه های کهکشانی در این جزایر شناور تهیِ در حال گسترش باقی می ماند. مقیاس کامل جهان قابل مشاهده واقعا گیج کننده است. زمین ما ذره کوچکی درون یک مجموعه کهکشانی است که به نوبه ی خود بخشی از یک ابرخوشه بزرگ به نام ابرخوشه سنبله است و آن هم در پرتگاهی از یک حفره وسیع کیهانی قرار دارد. بنابراین برای کاوش همه رازهای جهان هنوز کارهای زیادی باقی مانده است.