نقشه جدیدی از «وب کیهانی» که جهان را شکل داده است، نقاط جاذبه گرانشی را در جهان محلی به نام «حوضه جذب» با جزئیات بی سابقه نشان می دهد.
نقشه جدید که با استفاده از اطلاعات مجموعه داده های Cosmicflows-4 ایجاد شده است، حوضه های جاذبه یا «چاه های گرانشی» را تعریف می کند که در آن گرانش غالب است و کهکشان ها را با جزئیات بیشتر از همیشه به هم نزدیک می کند. این نقشه همچنین یک شگفتی را در مورد کهکشان خانگی ما نشان داد. با اندازه‌گیری سرعت و حرکت 56000 کهکشان، این مطالعه نشان می‌دهد که خانه کیهانی ما، کهکشان راه شیری، احتمالاً بخشی از یک حوضه جاذبه با وسعت 1000 میلیون سال نوری به نام حوضه شکل‌یافته است که حوضه جاذبه است. ابرخوشه Laniakea به داخل کشیده می شود.
این حوضه های جاذبه برای تکمیل «آدرس کیهانی» ما حیاتی هستند، که با زمین، منظومه شمسی، کهکشان راه شیری، جام سنبله، سوپرکاپ ویرجو، لانیاکیا و حوضه شکلک آغاز می شود، اما خط پایانی ندارد. این آخرین نشانی از پوشش کیهانی به طور فرضی بزرگترین ساختار در جهان است که دانشمندان آن را “پایان عظمت” می نامند.
دانیل پومارد، سازنده نقشه کیهانی یا “کیهان شناس” در دانشگاه پاریس-ساکلیز به اسپیس گفت: “ساختار فراگیر جهان تار کیهانی است که می توانید آن را به عنوان یک تار عنکبوت یا یک تور ماهیگیری به صورت سه بعدی تصور کنید.” com حوضه های جذب بر روی این ساختار اطراف گره های شبکه قرار گرفته اند، مرزهای آنها از حفره های اطراف گره ها عبور می کند و این مرزها رشته های ماده تاریک را قطع می کنند که دو گره را به هم متصل می کنند.
مرتبط: چگونه کهکشان ها در حالی که در شبکه کیهانی جهان به دام افتاده اند رشد می کنند؟
البته، تشابهات رنگارنگتری نسبت به آدرس پستی خارج از این دنیا وجود دارد. نقشه‌بردار فضایی در توییتی در فید X خود، نقشه جدید ایجاد شده از جهان محلی و حوضه‌های جذاب آن را با لباسی که سویفت در کنسرت iHeartRadio Wango Tango در کارسون، کالیفرنیا در 1 ژوئن 2019 پوشیده بود، مقایسه کرد. خواننده- آهنگساز به عنوان یک “نماد کیهانی”.
تیلور سوئیفت به عنوان یک منبع جذاب در جهان محلی pic.twitter.com/0HpeLEFBse4 اکتبر 2024
اجازه ندهید این مقایسه کمی بیهوده شما را فریب دهد. اکتشاف این مناطق وسیع فضا توسط پومارید و تیم کاری جدی است. این به این دلیل است که، به عنوان بخشی از شبکه کیهانی، این حوضه های جاذبه می توانند نشان دهند که چگونه کهکشان هایی مانند راه شیری در گردهمایی های بزرگتر گرد هم آمده اند و بنابراین چگونه جهان 13.8 میلیارد سال پیش شکل گرفته است.
“آدرس فضایی” جدید شما
پومارد باید همه چیز را در مورد ابر ستاره کیهانی بداند. در سال 2014، او یکی از کاشفان ابرخوشه Laniakea بود که مفهوم حوضه های جاذبه را تأیید کرد. کشف Laniakea به عنوان بخشی از یک بررسی به نام Cosmicflows-2 انجام شد که در آن زمان شامل بزرگترین فهرست حرکت کهکشان‌ها بود.
این پروژه سرعت کهکشان ها را هنگام دور شدن از یکدیگر با سرعتی متناسب با فاصله نسبی آنها ترسیم می کند، تقریباً به گونه ای که گویی در جریانی گرفتار شده اند که ناشی از انبساط جهان است که اخترشناسان آن را «جریان هابل» می نامند.
پومارد گفت: «زمانی که اولین نقشه‌های خود را با استفاده از کاتالوگ Cosmicflows-2 دریافت کردیم، یک منطقه سه بعدی ظاهر شد که در آن جریان‌های کیهانی به سمت جذب کننده بزرگ، نزدیک خوشه کهکشانی قنطورس، در جهتی که کهکشان ما حرکت می‌کند، همگرا می‌شوند. فراتر از این، جریان کیهانی در جاذبه‌های مجزای مجاور دیگری جمع می‌شود. این حجم کاملاً مشخص، ابعادی برابر با 500 میلیون سال نوری دارد و ما آن را حوضه جاذبه نامیده‌ایم و نام آن را Laniakea گذاشته‌ایم.
نقشه های بعدی وجود دو ساختار کیهانی عظیم دیگر را نشان داد: حوضه جاذبه شپلی فوق الذکر و حوضه جاذبه دیوار بزرگ اسلون. اکنون، به لطف Cosmicflows-4، به نظر می رسد که Laniakea به سمت Shapley کشیده شده است.
تماشا کنید
اگر انبساط سریع کیهان در 13.8 میلیارد سال پیش در طول انفجار بزرگ به طور یکنواخت در سراسر کیهان اتفاق می‌افتاد، می‌توانست به یک جهان کاملاً صاف یا “همگن” منجر شود.
پومارد توضیح داد: «جهان همگن و همسانگرد به دنیا آمد و دارای خواص متوسط یکسانی در همه جا و در همه جهات بود. با این حال، در اولین کسری از ثانیه، در طول به اصطلاح “فاز تورم”، نوسانات کوانتومی کوچک میدان که باعث تورم می شود، نوسانات توزیع شده تصادفی میدان چگالی را ایجاد کرد.
این نوسانات کوانتومی در چگالی با انبساط سریع جهان پراکنده و تقویت می شوند. نتیجه این بود که برخی از مناطق به بهای سایر مناطق که کم تراکم شدند کمی بیش از حد متراکم شدند.
پومارد گفت: “ماده از مناطق کم تراکم به مناطق با تراکم افزایش یافته، حوضه های جاذبه، با مناطق خالی تبدیل به حفره های کیهانی جریان می یابد.” جریان‌های کیهانی رشته‌هایی را دنبال می‌کنند که در گره‌های وب کیهانی جمع می‌شوند، جایی که ما توده‌های بزرگی از ماده را پیدا می‌کنیم که در آن خوشه‌های کهکشانی تشکیل می‌شوند، بنابراین حوضه‌های جذب.
این منجر به یک جهان در مقیاس بزرگ می شود که توسط گره هایی در امتداد وب کیهانی طبقه بندی شده است که حاوی هزاران کهکشان است، و همچنین حفره هایی که حاوی ماده کمی هستند و کهکشان های کمتری با جریان های کیهانی حامل ماده از اولی به دومی. بنابراین، اگرچه ممکن است آنها کوچک شروع شده باشند، اما این نوسانات چگالی حیاتی بودند، زیرا بدون آنها جهان همگن و صاف خواهد بود، شاید بدون تجمعات ماده مانند کهکشان ها و خوشه های کهکشانی.
بنابراین، همانطور که جریان رودخانه‌های قدرتمند ویژگی‌های زمین‌شناسی مانند گراند کانیون را بر روی زمین حک کرد، جریان‌های کیهانی ساختارهایی مانند کهکشان‌ها، خوشه‌های کهکشانی و ابرخوشه‌ها را ایجاد کردند.
او ادامه داد: «سرعت‌های مرتبط کهکشان‌ها «سرعت‌های ویژه» نامیده می‌شوند و می‌توانند به عنوان انحراف از قانون هابل دیده شوند و ما این حرکات را شار کیهانی می‌نامیم. “نکته جالب این است که این سرعت های عجیب و غریب حاوی اطلاعات ارزشمندی هستند: آنها به ما می گویند کهکشان ها در معرض چه تاثیراتی هستند. به عنوان مثال، اگر آنها در نزدیکی یک سازه عظیم قرار گیرند، بردار سرعت آنها به سمت آن ساختار خواهد رفت. نقشه های ما با استفاده از این اطلاعات به دست آمده اند.”
سازنده نقشه کیهانی توضیح داد که کشف حوضه های جاذبه باعث ایجاد روش جدیدی برای نقشه برداری جهان شده است که به دانشمندان اجازه می دهد کیهان را به سلول های مجاور تقسیم کنند و مرزهای آنها را مشخص کنند.
پومارد می‌گوید: «این بسیار جالب است، اما نکته شگفت‌انگیز این است که با این تکنیک نقشه‌برداری می‌توانیم مناطقی از جهان را که معمولاً از ما پنهان هستند، ترسیم کنیم، زیرا توسط کهکشان خودمان، کهکشان راه شیری پوشیده شده‌اند». اگر ساختارهایی در این مناطق پنهان باشد، بر کهکشان‌های فهرست‌های نجومی ما تأثیر می‌گذارند؛ بنابراین، می‌توانیم از آنها نقشه‌برداری کنیم.»
این رویکرد در حال حاضر شگفتی هایی را به همراه دارد. این تیم زمانی شوکه شد که یک ساختار کروی مانند پوسته به وسعت 1 میلیارد سال نوری در توزیع کهکشان ها در نقشه Cosmicflows-4 را کشف کردند. آنها حدس می زنند که این پوسته، که آنها آن را “Ho’oleilana” نامیده اند، ممکن است بقایای یک نوسان کوانتومی فردی در جهان اولیه باشد.
در جستجوی “پایان عظمت”
اهمیت این حوضه های جذاب تنها با اندازه خیره کننده آنها مطابقت دارد. برای بیان این موضوع، کهکشان خانگی ما حدود 100000 سال نوری وسعت دارد و فاصله تا نزدیکترین کهکشان به ما، آندرومدا، حدود 2 میلیون سال نوری است. از سوی دیگر Laniakea وسعت خیره کننده ای 500 میلیون سال نوری دارد و دارای جرمی معادل 100,000,000,000,000,000 خورشید است!
اکنون تیم دریافته است که Laniakea در حال حرکت به سمت حوضه شکلی است که تقریباً دو برابر اندازه آن با وسعت 1000 میلیون سال نوری است.
پومارد گفت: به لطف این تجزیه و تحلیل، ما متوجه شدیم که به احتمال 40 درصد کهکشان راه شیری به حوضه تفریق Laniakea و 60 درصد به حوضه تفریق Shapley تعلق دارد. ما علاوه بر سوال حوضه جاذبه خانه خود، نقشه ای از حوضه های متعدد جاذبه دیگر ارائه کرده ایم که 15 مورد از آنها بیش از 50 درصد احتمال وجود دارند.
باور می‌شود که دیوار بزرگ اسلون حتی بزرگتر از این دو گره دیگر از وب کتاب‌های مصور با وسعت خیره‌کننده 1.37 میلیارد سال نوری باشد. این نشان می‌دهد که حتی ساختارهای بزرگ‌تری هم باید نقشه‌برداری شوند، از جمله بزرگترین ساختار ممکن، پایان عظمت.
این تیم دو بار کاتالوگ Cosmicflows-2 را بهبود بخشیده است که 8000 کهکشان را ترسیم می کند. در سال 2016، Cosmicflows-3 بر اساس جریان 18000 کهکشان بود، و اکنون، در سال 2024، کاتالوگ Cosmicflows-4 به جزئیات 56000 کهکشان پرداخته است. هدف نهایی این پروژه جستجوی ساختار جهانی نهایی و خط نهایی هر آدرس کیهانی است.
پومارد توضیح داد که تیم می خواست بداند آیا اندازه مشاهده شده پایان عظمت با مدل استاندارد کیهان شناسی مطابقت دارد یا خیر. حوضه های جاذبه روش جدیدی برای نگاه کردن به این سوال ارائه می دهند و همچنین به تعیین بزرگترین ساختار در جهان محلی که به آن تعلق داریم کمک می کند.
در طرف دیگر مقیاس فاصله کیهانی، اندازه جهان قابل مشاهده را در نظر بگیرید: 48 میلیارد سال نوری در شعاع. پومارد ادامه داد. ما به گسترش نقشه جهان ادامه می دهیم! حوضه های غالب جاذبه شناسایی شده در اینجا، Shapley، Hercules، Sloane Great Wall و South Pole Wall، با محدودیت داده های ما محدود شده بودند. داده های فعلی به اندازه کافی عمیق نیستند که محدودیت های بیرونی این حوضه های جاذبه غالب را تعیین کنند، به این معنی که آنها می توانند بسیار بزرگتر باشند!
در این بررسی به این نتیجه می رسیم که به پایان عظمت نرسیده ایم».
پومارد مراحل بعدی در جستجوی مداوم برای پایان عظمت را توضیح داد. از قضا، این شامل تمرکز بر جزئیات دقیق این سازه های عظیم است.
“ما می خواهیم به مسائل خاصی نگاه کنیم. به عنوان مثال، کیهان‌شناسی حوضه جاذبه‌های دیوار بزرگ اسلون،” پومارد نتیجه گرفت. ما هیچ جزئیاتی در مورد محتوای این ساختار ارائه نکرده‌ایم. ما فقط می دانیم که این رشته به طول 1.4 میلیارد سال نوری به نام دیوار بزرگ اسلون، که در سال 2005 کشف شد، متصل است.
این تحقیق بر اساس Cosmicflows-4 در مجله Nature Astronomy منتشر شده است.
