منطقه ای خالی از ماده

دانشمندان مکاني در جهان يافته‌اند که چيزي در آن وجود ندارد. اين حباب خالي از ماده٬ اندازه‌ي بزرگي دارد و اين موجب شگفتي شده است. خصوصيت عجيب ديگر٬ تفاوت تابش ‌پس زمينه‌ي کيهاني در اين ناحيه٬ با ساير نقاط آسمان است. طبق نظریه‌ی انفجار بزرگ موج عظیمی از انفجار اولیه‌ی عالم در گیتی پخش شده است. با توجه به قدرت اولیه‌ی این موج و سن و وضعیت فعلی جهان، دانشمندان با محاسبات ریاضی پیش بینی کردند که موج حاصل از آن بعد از این همه سال باید در طول موج‌های خاصی از امواج رادیویی در حال انتشار باشد.
در همان ایام که این پیش بینی صورت گرفت به صورت اتفاقی در یک ایستگاه رادیویی٬ نویزی روی باند رادیویی خاصی آشکار شد. نویزی مرموز که از همه جهت به یک اندازه‌ی ثابت می‌آمد. با تطبیق این دو با هم مشخص شد که امواج حاصل از انفجار اولیه به راستی وجود دارند و نام آن را «امواج پس زمینه ی کیهانی» (CMB) نهادند. در واقع می‌توان گفت که پس زمینه‌ی کیهانی، تصویری از دوران کودکی کیهان به ما می‌دهد. تصویری از کودکی جهان در زمانی که تنها چند هزار سال سن دارد. به تازگی دانشمندان دانشگاه مینسوتا مقاله‌ای در نشریه‌ی «استروفیزیکال» (Astrophysical Journal) منتشر کردند و توضیح دادند که حبابی خالی از هر چیز را در کیهان کشف کرده‌اند. خالی از هر گونه ماده مانند کهکشان، سحابی، سیاهچاله و حتی خالی از ماده‌ي تاریک.
در این بررسی که در آن از «آرایه‌ی عظیم تلسکوپ‌های رادیویی» (VLA) استفاده شد، دانشمندان به اختلاف دمایی اندکی در محدوده‌ی خاصی از پس زمینه‌ی کیهانی برخوردند. VLA قادر است اختلاف دمایی در حدود یک میلیونیوم درجه‌ی سانتیگراد را آشکار کند. فاصله ی این حباب خالی از ما نزدیک به یک میلیارد سال نوری است. برخورد با چنین بخش‌های «خالی» چندان دور از انتظار نبود اما ابعاد این حباب خیلی بزرگ است. چنان عظیم که در هیچیک از شبیه سازی‌های کامپیوتری٬ مشابه آن پیش بینی نمی‌شد و این باعث شگفتی همگان شده است.
این یافته‌ها در پروژه ی «بررسی تمام آسمان» با آرایه ی عظیم VLA در قالب طرح NVSS به دست آمده است. در این بررسی٬ دانشمندان به صورت اتفاقی به کم شدن معنادار تعداد کهکشان‌های واقع در منطقه‌ای از صورت فلکی «نهر» برخوردند. با بررسی این ناحیه به وسیله‌ی ماهواره ی WMAP در سال ۲۰۰۴ در طول موج پس زمینه‌ی کیهانی، این نتیجه به دست آمد که بخشی کم انرژی منطبق بر آنچه VLA یافته بود در آن منطقه قرار دارد. به این دلیل نام این منطقه را «لکه ی سرد» (WMAP cold spot) گذاشته اند. به نظر می‌رسد عامل اختلاف سطح انرژی در پس زمینه‌ی کیهانی در این منطقه٬ نبود ماده باشد.
فوتون‌های پس زمینه‌ی کیهانی می‌توانند با قرار گرفتن در میدان‌های گرانشی عظیم مجموعه‌هایی مثل کهکشان‌ها یا خوشه‌های کهکشانی، نیرو گرفته و با انرژی بیشتری به طی مسیر خود ادامه دهند. مانند آنچه در حرکت «قلاب سنگی»، فضاپیماها برای انرژی گرفتن و پرتاب به سوی مرزهای دور منظومه‌ی خورشیدی از انرژی گرانشی سیارات بزرگ استفاده می‌کنند. پس آن بخش‌هایی از تابش پس زمینه‌ی کیهانی که سطح انرژی بالاتری دارند می‌توانند نشان دهنده‌ی مکان‌هایی با تراکم جرمی بالا باشند.
اما حالت دوم دقیقا معکوس حالت بالا است. انرژی تاریک نقش یک منبع گرانشی معکوس را بازی می‌کند و تاثیری عکس روی فوتون‌های پس زمینه‌ی کیهانی می‌گذارد. در نتیجه فوتون‌هایی که از بخش‌های با توزیع عادی مواد می‌آیند انرژی بیشتری دارند. به همین صورت فوتون‌هایی که از منطقه‌ای خالی از ماده عبور می‌کنند مقدار زیادی از انرژی خود را از دست می‌دهند.
پس منطقه‌ی شناسایی شده در این پروژه می‌تواند نشانگر بخشی خالی در کیهان باشد. منطقه ‌ای که در آن ماده - نه ماده‌ی شناخته شده و نه ماده‌ی تاریک – وجود ندارد. حبابی خالی از همه چیز در عالم یا به قولی دیگر حفره‌ای خالی از هر چیز. کمتر از یک دهه است ما از روند شتابدار گسترش عالم خبرداریم و همچنین مدت زمان کمی از کشف انرژی تاریک می‌گذرد. انرژی تاریک هنوز به درستی شناخته نشده و خواص و تاثیرات آن را نمی دانیم. بررسی چنین پدیده‌هایی می‌تواند به افزایش دانش و آگاهی ما در زمینه‌ی انرژی تاریک و انبساط جهان و در نهایت شناخت بهتر جهان بیانجامد. پروژه‌های تحقیقاتی اینچنین دانش ما را نسبت به جهان افزایش می‌دهد.
منابع: Sky and Telescope - Astronomy – nojum.ir