میانگین دمای کیهان در حال افزایش است
دانشمندان در پژوهشی تازه بیان می‌کنند که میانگین دمای کیهان از ۱۰ میلیارد سال پیش درحال افزایش است. موضوعی که نظریه‌ی سرد و خاموش شدن کیهان را دچار چالش می‌کند.
برای تقریبا یک قرن دانشمندان می‌دانند که جهان در حال گسترش است. از دهه‌ی ۱۹۹۰ میلادی آن‌ها دریافتند که از ۴ میلیارد سال پیش سرعت گسترش جهان در حال افزایش است. بدین ترتیب خوشه‌های کهکشانی و رشته‌های کیهانی از یکدیگر فاصله می‌گیرند که باید منجر به کاهش تدریجی دمای جهان شوند.
اما اکنون طبق پژوهش‌های تازه به هدایت مرکز کیهان‌شناسی و فیزیک ذرات کیهانی (CCAPP) در دانشگاه ایالتی اوهایو به نظر می‌رسد که جهان با گذشت زمان داغ‌تر می‌شود. پس از بررسی تاریخچه‌ی گرمایی کیهان طی ۱۰ میلیارد سال گذشته، این تیم نتیجه گرفت که میانگین دمای گاز کیهانی بیش از ۱۰ برابر افزایش یافته و امروز به حدود ۲٫۲ میلیون کلوین (حدود ۲٫۲ درجه‌ی سانتی‌گراد) رسیده است.
این مطالعه‌ی تازه با نام «تاریخچه‌ی گرمایی کیهانی به روش برش‌نگاری اثر سونیائف-زلدوویچ» (Sunyaev-Zeldovich Effect Tomography) در نشریه‌ی The Astrophysical Journal منتشر شده است و «یی-کوان چیانگ» (Yi-Kuan Chiang) پژوهشگر CCAPP به همراه پژوهشگرانی از مؤسسه‌ی فیزیک و ریاضیات کیهانی کاولی (Kavli IPMU)، دانشگاه جان هاپکینز و مؤسسه‌ی اخترفیزیک مکس پلانک در آن همکاری داشتند.
طرحی گرافیکی از ماهواره‌ی پلانک
Credit: ESA/NASA/JPL-Caltech
برای این مطالعه، داده‌های گرمایی مربوط به ساختار بزرگ‌مقیاس (LSS) کیهان بررسی شد. این داده‌ها به الگوهای کهکشان و ماده در بزرگترین مقیاس‌های کیهانی اشاره دارد که نتیجه‌ی سقوط گرانشی ماده‌ی تاریک و گاز است. دکتر چیانگ گفت: «اندازه‌گیزی جدید ما تأیید مستقیم کار اصلی برنده‌ی نوبل فیزیک ۲۰۱۹ است که نظریه‌ی شیوه‌ی شکل‌گیری ساختارهای بزرگ‌مقیاس در کیهان را ارائه داد. با تکامل جهان، گرانش باعث کشیده شدن ماده‌ی تاریک و گاز موجود در فضا به کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی می‌شود. این کشش به اندازه‌ای شدید است که موجب برانگیختن گازهای بیشتر و داغ‌تر شدن آن‌ها می‌شود.»
چیانگ و همکارانش برای اندازه‌گیری تغییرات حرارتی طی ۱۰ میلیارد سال گذشته داده‌های «ماهواره‌ی پلانک» و «نقشه‌برداری آسمانی دیجیتال اسلون» (SDSS) را با هم ترکیب کردند. در حالی که پلانک نخستین مأموریت اروپایی برای اندازه‌گیری دمای پس‌زمینه‌ای مایکروویو کیهانی (CMB) بود، SDSS یک بررسی گسترده‌ی طیفی است که جزئی‌ترین نقشه‌های سه‌بعدی جهان را تهیه کرده است.
بخشی از نقشه‌ی سه‌بعدی جهان ساخته شده توسط BOSS
مستطیل سمت چپ ۱۰۰۰ ثانیه‌ی قوسی مربع را نشان می‌دهد که تقریبا شامل ۱۲۰۰۰۰ کهکشان است.
Credit: Jeremy Tinker/SDSS-III
با بهره‌گیری از این مجموعه داده‌ها، تیم پژوهشی هشت نقشه‌ی شدت آسمان پلانک را با همبستگی متقابل با دو میلیون مرجع انتقال به سرخ از SDSS تطبیق داده است. با ترکیب اندازه‌گیری‌های انتقال به سرخ که به طور معمول برای تعیین سرعت دور شدن اجرام از ما استفاده می‌شود و تخمین دما بر اساس نور، تیم پژوهشی دمای ابرهای گاز دورتر (و البته دورتر در زمان) را با توده‌های گاز نزدیک‌تر به زمین مقایسه کرد.
بدین ترتیب این تیم توانست تأیید کند که میانگین دمای گازها در اوایل جهان، حدود ۴ میلیارد سال پس از مهبانگ (Big Bang) کمتر از امروز بوده است. گویا این امر به دلیل فروپاشی گرانشی ساختار کیهانی در طول زمان است، روندی که با سرعت بخشیدن به گسترش جهان ادامه خواهد یافت و شدیدتر هم خواهد شد. به گفته‌ی چیانگ، کیهان به دلیل روند طبیعی تشکیل کهکشان‌ها و ساختارهای کیهانی در حال گرم شدن است و این موضوع با تغییرات دما در زمین ارتباطی ندارد. او خاطرنشان کرد: «پدیده‌ی گرم شدن کیهان، در مقیاس بسیار بزرگ صورت می‌گیرد و هیچ ارتباطی با پدیده‌ی گرمایش جهانی روی زمین ندارند.»
داده‌های کل کیهان از نگاه مأموریت پلانک آژانس فضایی اروپا
Credit: ESA
در گذشته بسیاری از ستاره‌شناسان استدلال می‌کردند که کیهان با گسترش خود به‌تدریج سرد می‌شود و به طور قطع منجر به «لرز بزرگ» (مرگ گرمای کیهان) می‌شود. در مقابل چیانگ و همکارانش نشان دادند که دمای میانگین کیهان رو به افزایش است و حتی دانشمندان می‌توانند با بررسی درجه‌ی حرارت جهان زمان تکامل ساختار کیهانی را تعیین کنند.
این یافته‌ها همچنین می‌تواند نظریه‌هایی که «سرد شدن کیهانی» را به‌عنوان یک نتیجه‌گیری قبلی می‌پذیرند، دچار چالش کند. با فرض اینکه روندی برای حفظ تعادل گرمایی خاص در کیهان وجود ندارد، آیا این بدان معنی است که جهان نه با یک «لرز بزرگ» بلکه با یک «شعله‌ی بزرگ» پایان می‌یابد؟ اینکه کدام مورد صحیح است و چه پیامدهایی می‌تواند برای زندگی در آینده داشته باشد را فقط پژوهش‌های آینده و زمان مشخص خواهد کرد.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از اثر انرژی تاریک که موجب گسترش کیهان است.
Credit: NASA
منبع: Universe Today
