یک نیروی مرموز کهکشان راه شیری را هل می دهد - وبلاگ تور کیش

به گزارش وبلاگ تور کیش، شاید مانند یک فیلم علمی-تخیلی به نظر برسد: موجودی مرموز، فراتر از مرزهای کهکشان ما وجود دارد که با نیرویی باورنکردنی به ما فشار می آورد. دقیقا نمی دانیم که این نیروی مرموز چیست و چه مدت در آنجا بوده است. اما نام آن را می دانیم: دافع دوقطبی (Dipole Repeller).

شاید این نام کمی گنگ باشد، اما یک چیز بسیار واقعی است. البته جای نگرانی هم نیست زیرا فقط یک نتیجه طبیعی از فرایند معمول شکل گیری ساختارهایی است که 13.8 میلیارد سال پیش در دنیا رخ داده است.

شکل گیری یک ابرخوشه

برای درک دافع دوقطبی، باید به ابعاد بزرگ برویم. و نه ابعاد بزرگ نجومی معمولی که با رویدادها و انرژی ها در مقیاس کهکشانی می شناسید. نه؛ باید به ابعاد بسیار بزرگ برویم.

فراتر از کهکشان راه شیری چند کهکشان دیگر قرار دارند. کهکشان آندرومدا (Andromeda) در فاصله 2.5 میلیون سال نوری از ماست که همه آن را می شناسند و دوست دارند. کهکشان مثلث (Triangulum) هم وجود دارد که البته معمولا به آن توجه نمی گردد. این سه کهکشان نزدیک و چند ده کهکشان کوتوله با هم ترکیب می شوند و گروه محلی (Local Group) را تشکیل می دهند، که نامی بسیار ساده برای ساختاری به گستردگی چند میلیون سال نوری است.

نزدیک ترین جرم مهم به گروه محلی ما خوشه سنبله (Virgo Cluster) است، یک گوی بزرگ با بیش از هزار کهکشان که در فاصله 60 میلیون سال نوری دوتر قرار گرفته است. گروه محلی ما و دیگر گروه ها در این محدوده از فضا، بخشی از خود خوشه سنبله نیستند، بلکه متعلق به ساختار بزرگ تری هستند که ابرخوشه سنبله (Virgo Supercluster) نام دارد.

اینجاست که همه چیز کمی پیچیده می گردد. گروه ها و خوشه ها تعاریف مناسب و قابل فهمی دارند: آن ها از نظر گرانشی قید دارند اما ابرخوشه ها چنین نیستند. آن ها فقط مجموعه ای از کهکشان ها هستند که بزرگ تر از خوشه ها اما کوچک تر از برای مثال، کل دنیا هستند. کیهان شناسان مختلف می توانند تعاریف مختلفی از واژه ابرخوشه اعمال نمایند و به طیف وسیعی از تقسیم بندی ها دست یابند.

این مانند یک سرشماری جمعیت است که سعی می نماید یک محدوده کلان شهری را تعریف کند: مطمئنا، شهر مرزبندی هایی دارد، اما درباره همه افرادی که در نزدیکی یک شهر بزرگ زندگی می نمایند و درون آن کار می نمایند چطور؟ دقیقا کجا متوقف می گردد؟

داستانی از ابرخوشه ها و ناحیه های پوچ

بر اساس این تعاریف متنوع، می توانیم خطوط کلی را ترسیم کنیم. به نظر می رسد که ابرخوشه سنبله تنها یک شاخه از یک ابرخوشه بزرگ تر به نام لانیاکیا (Laniakea) باشد. ابرخوشه های دیگری مانند ابرخوشه شپلی، ابرخوشه هرکول (Hercules Supercluster) و ابرخوشه پاوو-ایندوس (Pavo-Indus) لانیاکیا را دربر گرفته اند و به آن متصل شده اند. هر یک از این ساختارهای بزرگ صدها میلیون سال نوری طول دارند.

ابرخوشه ها مانند کف صابون هستند. یعنی ما فقط به قسمت های مختلف این شبکه فوم-مانند، نام های جالب می دهیم. اما بین تمام آن تکه های فوم، منطقه ها وسیع و خالی وجود دارد. حباب های صابون اینجا همان حفره های بزرگ کیهانی هستند.

از سوی دیگر، هر ابرخوشه ای لبه یک خلأ کیهانی مرتبط را تعریف می نماید. این خلأهای بزرگ با نام ناحیه پوچ کهکشانی (Cosmic Void) شناخته می شوند. پوچ سنگ تراش (Sculptor Void)، پوچ سگ بزرگ (Canis Major Void)، پوچ گاوران (Boötes Void) و موارد دیگر ازجمله آن ها هستند.

هر یک از این فضاهای خالی، گستره وسیعی است که اصلا چیز زیادی ندارد، زمین های بایر کیهانی خالی که به جز چند کهکشان خُرد، مانند شهرهای واحه ای در یک بیابان، چیزی ندارند. بزرگ ترین این حفره ها مانند گاوران (Boötes) که به آن هیچ بزرگ (Great Nothing) هم گفته می گردد، بیش از 300 میلیون سال نوری قطر دارند.

این یک فضای پر از خالی است!

دافع دوقطبی

در واقع ترسیم همسایگی محلی ما از کیهان (که در منظور از محلی همه چیز در حدود یک میلیارد سال نوری است) به نوعی سخت است. چو همه غبار موجود در کهکشان راه شیری، دید ما را تار می نماید و بنابراین باید به ترفندهای نجومی عجیبی مانند نقشه برداری های حساس فروسرخ و رادیویی متوسل شویم تا درکی از آنچه روی می دهد داشته باشیم.

با این ترفندها بود که کیهان شناسان توانستند ابرخوشه شپلی (Shapley Supercluster)، نزدیک ترین همسایه لانیاکیا را شناسایی نمایند. جرم ابرخوشه شپلی آن قدر چشمگیر است که کشش گرانشی را بر کل این منطقه از فضا اعمال می نماید و بنابراین هر کهکشانی، ازجمله کهکشان راه شیری، در آن جهت حرکت می نماید.

اما جرم تقریبی ابرخوشه شپلی به تنهایی ممکن است برای شرح سرعت ما کافی نباشد و علاوه بر کشش شپلی، باید چیز دیگری هم وجود داشته باشد: فشاری که از جهت مخالف وارد می گردد.

این نیرو، دافع دوقطبی است؛ یک فضای خالی فرضی (و ابرحفره احتمالی) که نسبت به ابرخوشه شپلی در سمت مقابل کهکشان راه شیری قرار گرفته است. همان طور که شپلی با گرانش بزرگ خود ما را می کشد، دافع دوقطبی با هیچ بزرگ خود ما را هل می دهد. اما این نیروی مرموز چطور کار می نماید؟

درباره موضوع این طور فکر کنید. فرض کنید یک حفره در چیزی مانند یک قطعه چوب، یک تکه پنیر یا ساختار بزرگ مقیاس کیهان ایجاد نموده اید. اگر چیزی را نزدیک آن سوراخ قرار دهید، یک کشش گرانشی را در هر جهت به جز حفره احساس می نماید. بنابراین تمایل به دور شدن از حفره دارد، زیرا خود آن حفره نمی تواند تأثیر گرانشی بگذارد.

بدین ترتیب به نظر می رسد که سوراخ، یا فضای خالی، در حال دفع جسم است، حتی اگر صرفا در آنجا وجود داشته باشد و به معنای واقعی کلمه هیچ کاری انجام ندهد. این دافع دو قطبی است و عاملی مهم در حرکت کهکشان راه شیری در کیهان محسوب می گردد.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از ابرخوشه ها در کیهان

Credit: Mark Garlick/Science Photo Library

منبع: Space