یک نیروی مرموز کهکشان راه شیری را هل می‌دهد

شاید مانند یک فیلم علمی-تخیلی به‌نظر برسد: موجودی مرموز، فراتر از مرزهای کهکشان ما وجود دارد که با نیرویی باورنکردنی به ما فشار می‌آورد. دقیقا نمی‌دانیم که این نیروی مرموز چیست و چه مدت در آنجا بوده است. اما نام آن را می‌دانیم: «دافع دوقطبی» (Dipole Repeller).

شاید این نام کمی گنگ باشد، اما یک چیز بسیار واقعی است. البته جای نگرانی هم نیست زیرا فقط یک نتیجه‌ی طبیعی از روند معمول شکل‌گیری ساختارهایی است که ۱۳.۸ میلیارد سال پیش در جهان اتفاق افتاده است.

شکل‌گیری یک ابرخوشه

برای درک دافع دوقطبی، باید به ابعاد بزرگ برویم. و نه ابعاد بزرگ نجومی معمولی که با رویدادها و انرژی‌ها در مقیاس کهکشانی می‌شناسید. نه؛ باید به ابعاد بسیار عظیم برویم.

فراتر از کهکشان راه شیری چند کهکشان دیگر قرار دارند. کهکشان «آندرومدا» (Andromeda) در فاصله‌ی ۲.۵ میلیون سال نوری از ماست که همه آن را می‌شناسند و دوست دارند. کهکشان «مثلث» (Triangulum) هم وجود دارد که البته معمولا به آن توجه نمی‌شود. این سه کهکشان نزدیک و چند ده کهکشان کوتوله با هم ترکیب می‌شوند و «گروه محلی» (Local Group) را تشکیل می‌دهند، که نامی بسیار ساده برای ساختاری به گستردگی چند میلیون سال نوری است.

نزدیک‌ترین جرم مهم به گروه محلی ما «خوشه‌ی سنبله» (Virgo Cluster) است، یک گوی عظیم با بیش از هزار کهکشان که در فاصله‌ی ۶۰ میلیون سال نوری دوتر قرار دارد. گروه محلی ما و دیگر گروه‌ها در این محدوده از فضا، بخشی از خود خوشه‌ی سنبله نیستند، بلکه متعلق به ساختار بزرگ‌تری هستند که «ابرخوشه‌ی سنبله» (Virgo Supercluster) نام دارد.

اینجاست که همه چیز کمی پیچیده می‌شود. گروه‌ها و خوشه ها تعاریف مناسب و قابل فهمی دارند: آن‌ها از نظر گرانشی قید دارند اما ابرخوشه‌ها چنین نیستند. آن‌ها فقط مجموعه‌ای از کهکشان‌ها هستند که بزرگ‌تر از خوشه‌ها اما کوچک‌تر از برای مثال، کل جهان هستند. کیهان‌شناسان مختلف می‌توانند تعاریف مختلفی از واژه‌ی «ابرخوشه» اعمال کنند و به طیف وسیعی از تقسیم‌بندی‌ها دست یابند.

این مانند یک سرشماری جمعیت است که سعی می‌کند یک محدوده‌ی کلان‌شهری را تعریف کند: مطمئنا، شهر مرزبندی‌هایی دارد، اما ‌درباره‌ی همه افرادی که در نزدیکی یک شهر بزرگ زندگی می‌کنند و درون آن کار می‌کنند چطور؟ دقیقا کجا متوقف می‌شود؟

داستانی از ابرخوشه‌ها و ناحیه‌های پوچ

بر اساس این تعاریف متنوع، می‌توانیم خطوط کلی را ترسیم کنیم. به نظر می‌رسد که ابرخوشه‌ی سنبله تنها یک شاخه از یک ابرخوشه‌ی بزرگ‌تر به نام «لانیاکیا» (Laniakea) باشد. ابرخوشه‌های دیگری مانند «ابرخوشه‌ی شپلی»، «ابرخوشه‌ی هرکول» (Hercules Supercluster) و «ابرخوشه‌ی پاوو-ایندوس» (Pavo-Indus) لانیاکیا را دربر گرفته‌اند و به آن متصل شده‌اند. هر یک از این ساختارهای عظیم صدها میلیون سال نوری طول دارند.

ابرخوشه‌ها مانند کف صابون هستند. یعنی ما فقط به قسمت‌های مختلف این شبکه‌ی فوم-مانند، نام‌های جالب می‌دهیم. اما بین تمام آن تکه‌های فوم، مناطق وسیع و خالی وجود دارد. حباب‌های صابون اینجا همان حفره‌های بزرگ کیهانی هستند.

از سوی دیگر، هر ابرخوشه‌ای لبه‌ی یک خلأ کیهانی مرتبط را تعریف می‌کند. این خلأهای عظیم با نام «ناحیه‌ی پوچ کهکشانی» (Cosmic Void) شناخته می‌شوند. «پوچ سنگ‌تراش» (Sculptor Void)، «پوچ سگ بزرگ» (Canis Major Void)، «پوچ گاوران» (Boötes Void) و موارد دیگر ازجمله‌ی آن‌ها هستند.

هر یک از این فضاهای خالی، گستره‌ی وسیعی است که اصلا چیز زیادی ندارد، زمین‌های بایر کیهانی خالی که به جز چند کهکشان خُرد، مانند شهرهای واحه‌ای در یک بیابان، چیزی ندارند. بزرگ‌ترین این حفره‌ها مانند «گاوران» (Boötes) که به آن «هیچ بزرگ» (Great Nothing) هم گفته می‌شود، بیش از ۳۰۰ 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) به‌نوعی دشوار است. چو همه‌ی غبار موجود در کهکشان راه شیری، دید ما را تار می‌کند و بنابراین باید به ترفندهای نجومی عجیبی مانند نقشه‌برداری‌های حساس فروسرخ و رادیویی متوسل شویم تا درکی از آنچه روی می‌دهد داشته باشیم.

با این ترفندها بود که کیهان‌شناسان توانستند «ابرخوشه‌ی شپلی» ( Shapley Supercluster)، نزدیک‌ترین همسایه‌ی لانیاکیا را شناسایی کنند. جرم ابرخوشه شپلی آن‌قدر چشمگیر است که کشش گرانشی را بر کل این منطقه از فضا اعمال می‌کند و بنابراین هر کهکشانی، ازجمله کهکشان راه شیری، در آن جهت حرکت می‌کند.

اما جرم تخمینی ابرخوشه‌ی شپلی به تنهایی ممکن است برای توضیح سرعت ما کافی نباشد و علاوه بر کشش شپلی، باید چیز دیگری هم وجود داشته باشد: فشاری که از جهت مخالف وارد می‌شود.

این نیرو، دافع دوقطبی است؛ یک فضای خالی فرضی (و ابرحفره‌ی احتمالی) که نسبت به ابرخوشه‌ی شپلی در سمت مقابل کهکشان راه شیری قرار دارد. همان‌طور که شپلی با گرانش عظیم خود ما را می‌کشد، دافع دوقطبی با هیچ عظیم خود ما را هل می‌دهد. اما این نیروی مرموز چطور کار می‌کند؟

درباره‌ی موضوع این‌طور فکر کنید. فرض کنید یک حفره در چیزی مانند یک قطعه چوب، یک تکه پنیر یا ساختار بزرگ‌مقیاس کیهان ایجاد کرده‌اید. اگر چیزی را نزدیک آن سوراخ قرار دهید، یک کشش گرانشی را در هر جهت به جز حفره احساس می‌کند. بنابراین تمایل به دور شدن از حفره دارد، زیرا خود آن حفره نمی‌تواند تأثیر گرانشی بگذارد.

بدین ترتیب به‌نظر می‌رسد 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 می‌شود.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از ابرخوشه‌ها در کیهان
Credit: Mark Garlick/Science Photo Library

منبع: Space

نوشته یک نیروی مرموز کهکشان راه شیری را هل می‌دهد اولین بار در دیجی‌کالا مگ. پدیدار شد.