نقشه

اشتراک گذاشته شده با :

انبساط کیهان

پروژه ای برای تهیۀ نقشه از تمام جهان ِ شناخته شده!
پروژه ای برای تهیۀ نقشه از تمام جهان ِ شناخته شده!
بیگ بنگ: در سال ۱۹۹۷، گروهی متشکل از دانشمندان و کیهان شناسان برای تاسیس مرکز ابر کامیپوتر کاسموس(CASMOS) در دانشگاه کمبریج گرد هم آمدند. زیر نظر فیزیکدان معروف استیون هاوکینگ این مجموعه و این ابرکامپیوتر برای تحقیق در زمینه های کیهان شناسی، اختر فیزیک و فیزیک ذرات به هدف رمزگشایی از بزرگ ترین اسرار جهان، شروع بکار کردند. پروفسور استیون هاوکینگ به گزارش بیگ بنگ، چندی پیش، در آنچه که به عنوان “ادای احترام به استیون هاوکینگ ” گفته شد، مرکز کاسموس از شروع یکی از بزرگترین آزمایشات در زمینه نقشه برداری کیهانی خبر داد. اساسا، آنها در صدد تهیه ی کامل ترین نقشه سه بعدی از جهان نخستین تا به امروز، طرح کامل میلیون ها ساختار کیهانی شامل کهکشان ها، سیاهچاله ها و ابرنواخترها، هستند. تهیه این نقشه با بکارگیری از امکانات ابرکامپیوتر مستقر در دپارتمان ریاضیات کاربردی و فیزیک نظری دانشگاه کمبریج صورت می گیرد. در حال حاضر این ابر کامپیوتر بزرگترین حافظه مشترک¹ در اروپاست، که دارای ۱۸۵۶ هسته پردازنده Xeon E5 اینتل،۳۱ پردازنده MIC اینتل و ۱۴٫۵ ترابایت حافظه مشترک، است. تصویر ۳ بعدی هم براساس اطلاعات دو بررسی قبلی، اطلاعات حاصل از ماهواره پلانک و پروژه نقشه برداری انرژی تاریک(DES)²، تهیه می شود. پیش از این، تیم کاسموس از اطلاعات تصاویر  تابش  پس زمینه کیهانی، تابش حاصل از بیگ بنگ، که در سال ۲۰۱۳ منتشر شد استفاده کردند. تصاویر قدیمی ترین نور در کیهان به فیزیکدانان این امکان را داد تا تخمین های خود پیرامون سن جهان ( ۱۳٫۸۲ میلیارد سال) را تصحیح کنند و بتوانند سرعت نرخ انبساط کیهان را بدست آورند. تصویری از ابر کامیپوتر کاسموس این داده ها با اطلاعات حاصل از پروژه نقشه برداری انرژی تاریک که انبساط کیهان را در ۱۰ میلیارد سال اخیر نشان میدهد، تلفیق می شود. با استفاده از همه اینها، تیم کاسموس توزیع اولیه ماده در جهان را با گسترش های بعدی آن مقایسه کنند تا ببیند چگونه میتوان این دو را به هم مرتبط ساخت. در حالی که شبیه سازی های کیهانی در گذشته  به تکامل و ساختارهای بزرگ مقیاس در جهان توجه داشته است که از این شبیه سازی ها می توان به پروژه تکامل و اجتماع کهکشان ها و محیط خود- اگل(EAGLE) و پروژه نقشه برداری که توسط موسسه فیزیک و ریاضیات جهان در دانشگاه توکیو انجام پذیرفت، اشاره کرد، این اولین بار است که دانشمندان به مقایسه اطلاعات جهان اولیه تا تکامل کنونی اش می پردازند. این پروژه همچنین در انتظار دریافت اطلاعات بیشتر از کاوشگر اقلیدوس سازمان فضایی اروپاست که راه اندازی آن برای سال ۲۰۲۰ برنامه ریزی شده است. این کاوشگر در این ماموریت شکل و انتقال به سرخ کهکشان ها با نگاه به ۱۰ میلیارد سال گذشته اندازگیری خواهد کرد که این نتایج به دانشمندان در درک هندسه “جهان تاریک ” کمک می کند( به این معنا که چگونگی تاثیر ماده تاریک و انرژی تاریک را بر کهکشان ها درک میکنیم) از برنامه نقشه ۳ بعدی مرکز کاسموس در کنفرانس علمی استارموس(starmus) که در تاریخ ۲ تا ۲۷ جولای ۲۰۱۶ در تنریف اسپانیا برگزار میشود، پرده برداری خواهد شد. تصویری هنری از کاوشگر اقلیدوس سازمان فضایی اروپا که در سال ۲۰۲۰ راه اندازی می شود. نام این پروژه “فراتر از افق – ادای احترام به استیون هاوکینگ ” انتخاب شد، علاوه بر اینکه او کسی بود که تیم کاسموس را گرد هم آورد، به خاطر تعهد طولانی هاوکینگ به فیزیک و کیهان شناسی این عنوان برای پروژه انتخاب شد. پروفسور شلارد در یک مصاحبه مطبوعاتی با خبرگزاری کمبریج گفت ” هاوکینگ نظریه پرداز بزرگی هست ولی او همیشه می خواهد که نظریه های خود را در مقابل مشاهدات آزمایش کند ” او همچنین گفت:« نقشه ۳ بعدی از جهان با موقعیت میلیون ها کهکشان به زودی به وجود خواهد آمد.» همچنین هاوکینگ، اولین مدال استیون هاوکینگ را برای انتشار علم اهدا می کند، جایزه ای که توسط هاوکینگ پایگذاری شد و به کسی که کمک به ترویج علم از طریق رسانه مانند سینما، موزیک، مقاله و هنر کرده باشد، تعلق می گیرد. از سایر سخنرانان که در این رخداد حضور دارند، می توان به کریس هدفیلد، نیل دگراس تایسون، مارتین ریس، اشاره کرد. طبیعتا امید است با ایجاد این نقشه ۳ بعدی کیهانی، تئوری های حاضر در کیهان شناسی که شامل سن کنونی جهان و  مدل استاندارد کیهان شناسی هستند، تائید گردد. یکی از این مدل ها لامبدا – سی دی ام³ است که به عقیده استیون هاوکینگ این نظریه می تواند ما را یک قدم به تئوری همه چیز نزدیک کند. پی نوشت: ۱- حافظه مشترک: حافظه مشترک یا حافظه اشتراکی حافظه‌ای است که می‌تواند به طور هم‌زمان توسط چندین برنامه مورد دستیابی قرار گیرد. این کار به منظور برقراری ارتباط بین برنامه‌ها و همچنین پرهیز از قرار دادن کپی‌های زائد اطلاعات در حافظه انجام می‌شود. ۲- پروژه نقشه برداری انرژی تاریک(DES): یک نقشه برداری نوری/نزدیک به فروسرخ که هدف آن بررسی پویایی انبساط جهان و رشد ساختار های مقیاس بزرگ بوده است . این اطلاعات حاصل همکاری موسسات و دانشگاه های آمریکا، برزیل، اسپانیا، آلمان، انگلیس و سوئیس بوده است. ۳- تئوری لامبدا سی دی ام (Lambda Cold Dark Matter): یا ماده تاریک سرد لامبدا، حاصل پارامتری‌سازی مدل بیگ بنگ در کیهان‌شناسی فیزیکی است. در این مدل جهان شامل یک ثابت کیهانی (Λ ) – که وجود آن به انرژی تاریک نسبت داده می‌شود – و همچنین ماده تاریک سرد (CDM) است. اغلب از این مدل با نام مدل استاندارد کیهان شناسی بیگ بنگ یاد می شود زیرا ساده ترین مدلی است که توضیح خوبی برای ویژگی‌های کیهان ارائه می‌دهد. ترجمه: امیر علی حریری/ سایت علمی بیگ بنگ منبع: universetoday.com

نقشه ی مادۀ تاریک، تاریخچۀ اولیه جهان را آشکار می
نقشه ی مادۀ تاریک، تاریخچۀ اولیه جهان را آشکار می
بیگ بنگ: پژوهشگران رصدخانه ی ستاره شناسی ملی ژاپن (NAOJ) از دانشگاه توکیو و سایر موسسات، کار نقشه برداری از فضای گسترده ای از توزیع ماده ی تاریک در جهان را با بکارگیری هایپر سوپرایم-کم شروع کرده است، این دوربینِ میدان گسترده ی جدید بر روی تلسکوپ سوبارو در هاوایی نصب شده است. تصویری از توزیع ماده ی تاریک در این پژوهش – عکس از تلسکوپ سوبارو در هاوایی به گزارش بیگ بنگ، یافته های اولیه از رصدها که ناحیه ای به اندازه ی ۲٫۳ درجه ی مربع از آسمان را در جهت صورت فلکی سرطان پوشش می داد، ۹ تجمع گسترده از ماده ی تاریک را آشکار ساخت که هر یک جرمی برابر خوشه ای کهکشانی دارند. نقشه برداری از چگونگی توزیع ماده ی تاریک و چگونگی تغییر این توزیع در طول زمان برای درک نقش انرژی تاریک در کنترل انبساط جهان ضروری است. این نتایج اولیه ثابت می کند که هم اکنون ستاره شناسان، تکنیک ها و ابزار لازم برای درک انرژی تاریک را دارند. گام بعدی تیم پژوهشی، گسترشِ این نقشه برداری برای پوشش هزار درجه ی مربع از آسمان است تا بدین وسیله راز انرژی تاریک و انبساط جهان را حل کنند. نقشه برداری از ماده ی تاریک در ناحیه ای گسترده برای درک ویژگی های انرژی تاریک که انبساط جهان را کنترل می کند اهمیت دارد. این نتایج اولیه ثابت می کند که با این روش های تحقیق و دوربین هایپر سوپرایم کم، این گروه پژوهشی هم اکنون آماده ی کاوش در مورد چگونگی تغییر توزیع ماده ی تاریک در طول زمان در جهان و حل معمای انرژی تاریک و کاوش در مورد تاریخچه ی انبساط کیهان با جزئیات بسیار دقیق است. دکتر ساتوشی میازاکی راهبر توسعه ی هایپر سوپرایم کم از رصدخانه ی ستاره شناسی ملی در مرکز فناوری پیشرفته ی ژاپن و رهبر این تیم پژوهشی، توانایی هایپر سوپرایم کم را برای انجام این پروژه می ستاید. می گوید: « ما همینک می دانیم که روش و ابزار لازم برای درک انرژی تاریک را داریم. ما آمادگی داریم تا با استفاده از هایپر سوپرایم کم نقشه ای از ۱۰۰۰ درجه ی مربع از ماده ی تاریک ایجاد کنیم که تاریخچه ی انبساط جهان را با جزئیات دقیق آشکار خواهد ساخت.» بکارگیری روش خمیدگی گرانشی ضعیف برای مطالعۀ مادۀ تاریک به منظور بررسی اثرات انرژی تاریک از سال ۱۹۲۹ هنگامی که ادوین هابلِ ستاره شناس انبساط در جهان را کشف کرد، ستاره شناسان روش کاری را به کار گرفتند که نشان داد سرعت انبساط در طول زمان کاهش می یابد. کشش گرانشی که تا این اواخر تنها نیروی شناخته شده ی اثرگذار بین کهکشان ها بود، برخلاف این انبساط عمل می کند. اگرچه پژوهش ها بر روی ابرنواخترهای دوردست در دهه ۱۹۹۰ نشان داد که امروز جهان سریعتر از گذشته در حال انبساط است. این اکتشاف مستلزم تغییری آشکار در درک ما از فیزیک بود: یا گونه ای از انرژی تاریک با نیروی دافعه ای که کهکشان ها را از هم جدا می کند وجود دارد و یا اینکه فیزیکِ جاذبه نیازمند بازنگرهایی اساسی است. برای حل معمای انبساط شتابناک جهان، نگاهی به رابطه ی مابین سرعت انبساط جهان و سرعت تشکیل اجرام ستاره شناختی بی فایده نیست. بعنوان مثال، اگر جهان به سرعت در حال انبساط باشد زمان بیشتری لازم است تا مواد ادغام شوند و کهکشان ها را شکل دهند. و برعکس، اگر جهان به کندی در حال انبساط باشد شکل گیری ساختارهایی نظیر کهکشان ها آسان تر می گردد. در حقیقت پیوندی مستقیم مابین تاریخچه ی شکل گیری ساختارها در جهان و تاریخچه ی انبساط جهان وجود دارد. چالشی که در تائید وجود ماده ی تاریک و تاثیر آن بر انبساط جهان وجود دارد اینست که بیشترین ماده در جهان از جنس ماده ی تاریک است و نوری از خود ساطع نمی کند. نمی توان آن ها را به شکلی مستقیم با تلسکوپ ها که دستگاه هایی نورگیر هستند، شناسایی کرد. روشی که می تواند براین چالش فائق آید، شناسایی و آنالیز بوسیله ی روش اندازه گیری خمیدگی گرانشی ضعیف است. تجمع ماده ی تاریک همانند عدسی عمل می کند و حتی نوری را که از اجرام بسیار دورتر می آید خم می کند. با تحلیل نحوه ی خمیدگی نور و اینکه این خمیدگی تا چه حد شکل اجرام پس زمینه را تحریف می کند، تعیین چگونگی توزیع ماده ی تاریک در پیش زمینه ممکن می شود. این تحلیل از ماده ی تاریک و اثرات آن امکان تعیین چگونگی این ادغام در طول زمان را به ستاره شناسان می دهد. تاریخچه ی تجمع ماده ی تاریک ممکن است با انبساط جهان مرتبط باشد و می بایست برخی ویژگی های انرژی تاریک، توان و چگونگی تغییرش در طول زمان را آشکار سازد. برای دستیابی به داده های کافی، ستاره شناسان باید کهکشان هایی را که بیش از یک میلیارد سال نوری دورتر و در سرتاسر ناحیه ای بزرگتر از یک هزار درجه مربع (در حدود یک چهلم کل آسمان) واقع شده را رصد نمایند. ترکیب تلسکوپ سوبارو با دهانه ای به قطر ۸٫۲ متر و دوربین سوپرایم-کم که نسل قبلیِ دوربین هایپر سوپرایم کَم به حساب می آید با دارا بودن میدان دیدی برابر با یک دهم درجه ی مربع (برابر با اندازه ی کره ی ماه) یکی از کارآمد ترین ابزارهای جستجوی اجرام کم نور و دور در ناحیه ای گسترده از آسمان می باشد. اگرچه، کاوش هزار درجه ی مربع از آسمان در عمق مورد نیاز برای این ترکیب قدرتمند نیز غیر واقع بینانه است. دکتر ساتوشی میازاکی می گوید:« به همین دلیل ده سال زمان را صرف توسعه دادن هایپر سوپرایم کَم کرده ایم، دوربینی که کیفیت تصویر خوبی نظیر سوپرایم-کَم دارد ولی میدان دیدی هفت برابر بزرگتر را دارا است.» این تصویر هایپر سوپرایم کَم را در کانون اصلی تلسکوپ سوبارو نشان می دهد هایپر سوپرایم کَم در سال ۲۰۱۲ بر روی تلسکوپ سوبارو نصب گردید. پس از رصدهای آزمایشی در ماه مارچ سال ۲۰۱۴ برای استفاده ی آزاد در دسترس جامعه ی ستاره شناسان قرار گرفت. برنامه ی رصد استراتژیکی شامل بیش از ۳۰۰ شب رصد در ۵ سال نیز در جریان است. این دوربین ۸۷۰ میلیون پیکسلی تصاویری از آسمان به بزرگی نُه ماه کامل را در یک عکس و با کمترین تحریف پوشش می دهد، و آن هم با وضوحی عالی و برابر با هفت هزارم درجه. پژوهشگران رصدخانه ی ستاره شناسی ملی ژاپن در دانشگاه توکیو و همکارانشان داده های آزمایشی در راه اندازی دوربین هایپر سوپرایم کَم را تحلیل کردند تا کیفیت نقشه برداری اش از ماده ی تاریک را با استفاده از روش خمیدگی گرانشی ضعیف، مشاهده کنند. داده های دریافتی از تصویربرداری دو ساعته که ۲٫۳ درجه ی مربع را پوشش می داد تصاویری موج دار از بسیاری کهکشان ها را آشکار ساخت. این تیم پژوهشی با اندازه گیری شکل های انفرادی، نقشه ای را از ماده ی تاریک پنهان در پیش زمینه ایجاد کرد. نتیجه ی کار کشف نُه توده ی ماده ی تاریک، هر یک به وزن یک خوشه ی کشهکشانی بود. اعتبار تحلیل های حاصل از بکارگیری روش خمیدگی گرانشی ضعیف و نقشه های ماده ی تاریک بدست آمده از آن توسط رصدهایی که با تلسکوپ های دیگر انجام گرفته به تائید رسیده است و خوشه های کهکشانی حقیقیِ قرینه با توده های ماده ی سیاهی که دوربین هایپر سوپرایم کشف کرده است را نشان می دهد. پژوهشگران از داده های DLS برای شناسایی خوشه های نوری بهره بردند. داده ها تجمع واضح ماده ی تاریک را روی مدل نظری کنونی نشان می دهد. تصویر سمت راست الگوی ماده ی تاریک کشف شده در داده های دوربین هایپر سوپرایم را نشان می دهد. تصویر سمت چپ الگوی پیش بینی های مدل های نظری کنونی را نشان می دهد. شمار خوشه های کهکشانی در الگوی هایپر سوپرایم کم از پیش بینی های مدل های فعلی در مورد تاریخچه ی اولیه جهان فراتر رفته است. همزمان با تلاش تیم پژوهشی برای گسترش نقشه ی ماده ی تاریک به هدف ۱۰۰۰ درجه ی مربعی شان، داده ها باید آشکارکند که آیا این فرا رَوی حقیقی است و یا تنها یک اتفاق آماری بوده است. اگر این فزونی حقیقی باشد، بیانگر این است که انرژی تاریک به آن اندازه ای که پیشتر انتظار می رفت نبوده است و این امر به جهان اجازه می دهد که به نرمی انبساط یابد و کهکشان ها سریعتر شکل بگیرند. استفاده از روش خمیدگی گرانشی ضعیف به منظور نقشه برداری از ماده ی تاریک راهی است برای کشف اجرام ستاره شناختی با بهره گیری از جرمشان به منظور اطلاع همزمان از موجودیتشان و مقدار وزنشان. این کار امکان اندازه گیری مستقیم جرم را که معمولا هنگام استفاده از سایر روش های اکتشافی امکان پذیر نیست، ممکن می کند. بنابراین، نقشه های جرم ماده ی تاریک، وسیله ای ضروری برای درک دقیق و صحیح تاریخچه ی انبساط جهان است. جزئیات بیشتر این پژوهش در Astrophysical Journal منتشر شده است. ترجمه: حسین طریقی/ سایت علمی بیگ بنگ منبع: astronomynow