انرژی تاریک حدود ۷۰درصد از جهان هستی را تشکیل میدهد. ماهیت دقیق انرژی تاریک معمایی است که اگر حل شود، بینشهای عمیقی درباره شکلگیری منظومه شمسی، تکامل کهکشان راه شیری، منشا حیات و حتی سرنوشت جهان فراهم خواهد کرد. اگر میخواهید با این مفهوم بسیار مهم در حوزه کیهانشناسی بیشتر آشنا شوید، تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.
انرژی تاریک را میتوان بهعنوان اثر یک فشار منفی که فضا را بهسمت بیرون میراند توصیف کرد. اجازه دهید برای درک این مفهوم از یک تشبیه استفاده کنیم. جهان هستی را بهعنوان یک بادکنک تصور کنید. برچسبهایی که روی سطح آن چسبانده شدهاند، کهکشانها یا خوشههای کهکشانی هستند.
اولین پمپاژ هوا را به درون بادکنک تصور کنید. این معادل بیگ بنگ است و زمان، همان‌طور که ما می‌شناسیم، از این نقطه آغاز می‌شود. همان‌طور که بادکنک منبسط می‌شود و زمان می‌گذرد، فاصله بین برچسب‌ها (یا کهکشانها) افزایش می‌یابد. این درست مثل دور شدن کهکشانها از یکدیگر در دنیای واقعی است که نشان میدهد جهان در حال انبساط است. جهان نه‌تنها در حال انبساط است، بلکه سرعت آن تصاعدی است، یعنی با گذشت زمان سریع‌تر بزرگ‌تر می‌شود.
دوباره به بادکنک فکر کنید. تصور کنید هوا به‌سرعت در بادکنک دمیده می‌شود و باعث می‌شود که سریع‌تر منبسط شود. این فشار اضافی همان انرژی تاریک است که بادکنک (یا جهان هستی) را هل میدهد تا با سرعت تصاعدی رشد کند.
یکی از مهم‌ترین سوال‌هایی که برای بیشتر افراد پیش می‌آید این است که تفاوت انرژی تاریک و ماده تاریک چیست یا چه شباهت‌هایی دارند؟ انرژی تاریک و ماده تاریک، این جفت اسرارآمیز، حدود ۹۶درصد از جهان را تشکیل می‌دهند (تقریبا ۷۰درصد انرژی تاریک و ۲۶درصد ماده تاریک).
ماده باریونی یا معمولی مثل ستارگان، گیاهان، گربه‌ها و تمام انسان‌ها، فقط حدود ۴درصد را از محتویات جهان تشکیل داده است.
اگرچه انرژی تاریک و ماده تاریک معمولا اشتباه گرفته می‌شوند، اثر آن‌ها بسیار متفاوت است. انرژی تاریک شکلی نظری از انرژی است که با جاذبه گرانشی مقابله می‌کند و باعث انبساط سریع کیهان می‌شود یا به‌اصطلاح آن را هل میدهد.
در مقابل، ماده تاریک اثر گرانشی اعمال می‌کند که از طریق تاثیرهای آن قابل‌تشخیص است. اثر گرانشی ماده تاریک ستاره‌ها و کهکشانها را بهسمت هم می‌کشد و روی حرکت‌های آن‌ها اثر می‌گذارد.
در حالیکه اثر این انرژی و ماده متفاوت است، هر دو صفت تاریک را به خود اختصاص داده‌اند. زیرا مستقیما قابل‌مشاهده نیستند. هیچ‌کدام نور را ساطع، جذب یا منعکس نمی‌کنند. بااین‌حال می‌توانیم تعامل آن‌ها را با ماده معمولی مشاهده کنیم. این به اخترشناسان اجازه میدهد تا کاری را که ظاهرا غیرممکن است انجام دهند، یعنی چیزی را که قابل‌مشاهده نیست مطالعه کنند.
| برای اطلاع از مقاله کشف وجود حیات فراتر از زمین روی لینک کلیک کنید. |
اثر شتابدهنده انرژی تاریک اولین بار با مشاهده ابرنواخترهای دور در اواخر دهه ۱۹۹۰ کشف شد. این کشف با کمک ابرنواخترهای نوع یکم ای انجام شد که بهعنوان شمعهای استاندارد عمل میکنند، یعنی درخشندگی قابل‌پیش‌بینی دارند. بنابراین هرچه یک ابرنواختر کم‌نورتر ظاهر شود، دورتر است. این ویژگی باعث می‌شود ابرنواختر پدیده‌ای بسیار ارزشمند برای اندازه‌گیری فواصل در گستره وسیع کیهانی باشد.
دانشمندان با بررسی روشنایی ابرنواخترها و انتقال به سرخ (نشانگری برای فاصله که تحت‌تاثیر انبساط کیهان قرار می‌گیرد)، می‌توانند تاریخچه انبساط کیهانی را ردیابی کرده و اثر انرژی تاریک را استنباط کنند.
انرژی تاریک را میتوان با بررسی نوسانات صوتی باریونی (BAOs) نیز مطالعه کرد. BAOها نوسان‌های منظم در چگالی ماده مرئی هستند که توسط امواج فشار در کیهان اولیه ایجاد می‌شوند.
آن‌ها باعث می‌شوند کهکشانها با شدت بیشتری در مقیاس‌های خاص خوشه شوند که سپس در طول دوره‌های مختلف با انبساط جهان تغییر میکنند. بنابراین، این نوسان‌ها خط‌کشی استاندارد برای اندازه‌گیری فواصل در مقیاس‌های کیهانی ارائه می‌دهند.
اخترشناسان با مطالعه مقیاس BAOs تاریخچه انبساط جهان هستی را مطالعه میکنند و پارامترهای انرژی تاریک را بیشتر می‌شناسند.
یکی دیگر از رویکردهای نوآورانه برای درک انرژی تاریک شامل تجزیه و تحلیل خمش نور (همگرایی گرانشی) کهکشانها و خوشههای دوردست است. دانشمندان با تجزیه و تحلیل اعوجاج در شکل و موقعیت کهکشانها در اثر همگرایی گرانشی، توزیع ماده تاریک را بررسی میکنند و با مشاهده تاثیر انرژی تاریک روی ساختارهای سراسر جهان هستی، خواص آن را بیشتر می‌فهمند.
هدف بررسی‌های در حال انجام و آینده، مثل بررسی انرژی تاریک (DES)، بررسی میراث فضا و زمان (LSST)، ماموریت اقلیدس، بررسی طیف‌سنجی نوسانی باریون (BOSS) و آزمایش انرژی تاریک تلسکوپ هابی-ابرلی (HETDEX)، این است که با مشاهده حجم‌های بزرگ‌تر از جهان هستی و بهبود اندازه‌گیری‌های کیهانی، درک بهتری از انرژی تاریک به‌دست آوریم.
این آزمایش‌های چند میلیون دلاری و ده‌ساله ممکن است نشان دهند که انرژی تاریک چگونه جهان ما را شکل داده یا چطور ممکن است آن را نابود کند (یا به‌طور بالقوه، جهان دیگری را به‌وجود بیاورد!).
سه نظریه درباره اینکه چگونه انرژی تاریک می‌تواند بر سرنوشت کیهان اثر بگذارد وجود دارد. نظریه اول مرگ گرما یا به‌اصطلاح انجماد بزرگ است. در این سناریو، انرژی تاریک کهکشانها را از هم دورتر می‌کند و باعث می‌شود جهان خالی‌تر و تاریک‌تر شود. در نهایت، همه چیز به دمای یکنواختی می‌رسد.
برای درک این سناریو فرض کنید بادکنک جهان را در فریزر می‌گذاریم. در نهایت با گذشت زمان کافی، بادکنک به دمای فریزر می‌رسد و تمام ویژگی‌هایی را که قبلا در دمای اتاق داشت، از دست میدهد. همین درباره جهان ما نیز صدق می‌کند.
سناریو دوم به شکاف بزرگ معروف است. بر اساس این فرضیه، نفوذ فراگیر انرژی تاریک، انبساط جهان را با سرعت فزاینده‌ای پیش می‌برد. در نهایت، این شتاب بی‌وقفه به نقطه‌ای می‌رسد که نیرویی چنان قوی اعمال می‌کند که تمام اجرام آسمانی را از هم می‌پاشد.
این سناریو مثل زمانی است که بادکنک می‌ترکد. وقتی هوای زیادی را خیلی سریع به درون بادکنک بدمید، بادکنک می‌ترکد و تکه‌‌های آن و برچسب‌ها (یا کهکشانها و سیاره‌ها در کیهان) در اطراف پخش می‌شوند.
سناریوی سوم مه‌رمب یا انقباض بزرگ است که درست برعکس انبساط عمل می‌کند. بر اساس این سناریو، اثر انرژی تاریک می‌تواند از انبساط جهان به فروپاشی آن تغییر کند.
این باعث می‌شود همه چیز در خود فرو بریزد و احتمالا جهان به حالت اولیه خود در آغاز زمان برگردد. فرض کنید بادکنک پر از هوا را ول کنیم. تا زمانی که هوای درون آن خارج می‌شود پرواز می‌کند و بعد در گوشه‌ای آرام می‌گیرد و منتظر می‌ماند تا دوباره باد شود.
