مطالعه میلیونها کهکشان مدل خلقت کیهانی را بهبود بخشید

هر چه بیشتر در مورد کیهان بیاموزیم، به مدل1 ایجاد مهبانگ پیش بینی شده توسط کتاب مقدس اعتماد بیشتری پیدا می کنیم. در آخرین شماره مجله Astrophysical، تیمی متشکل از 9 ستاره شناس کره جنوبی و چینی تجزیه و تحلیل خوشه‌بندی 1133326 کهکشان را از انتشار 12ام بررسی داده های Sloan Digital Sky برای دستیابی به دقیق‌ترین و محدودترین مدل خلقت کیهانی تا به امروز انجام دادند.2

کهکشان هایی که 9 ستاره شناس آن ها را در فواصل بین 1.9 تا 7.5 میلیارد سال نوری تجزیه و تحلیل کردند. به طور خاص، این 9 ستاره شناس دقیق ترین محدودیت ها را تا به امروز در مورد خواص چگالی جرم کیهانی و چگالی انرژی تاریک ایجاد کردند. آنها این کار را با استفاده از آزمایش آلکاک-پاکزینسکی بر روی نمونه های بسیار بزرگ کهکشانی خود انجام دادند. آنچه در چند پاراگراف بعدی می آید یک توضیح تا حدودی فنی است، اما جزئیات آنها به تعیین مفاهیم بیگ بنگ کمک می کنند.

در سال 1979، اخترشناسان چارلز آلکاک و بوهدان پاکزینسکی مقاله ای را در نیچر(Nature) منتشر کردند که در آن تکنیکی را برای اندازه گیری نرخ انبساط کیهانی، ماهیت انرژی تاریک و هندسه فضایی جهان که مستقل از تاریخچه تکاملی کهکشان ها بود، توسعه دادند.3 این آزمایش فارغ از تکامل، فاصله کهکشان‌ها را با مقایسه اندازه‌های زاویه‌ای اندازه‌گیری شده کهکشان‌ها را با اندازه‌های آن‌ها که توسط تفاوت در انتقال به سرخ از سویه های نزدیک کهکشان‌ها به سمت‌های دوردست تعیین می‌شود، اندازه‌گیری کرد.

آزمایش آلکاک – پاکزینسکی تا همین اواخر مورد استفاده قرار نگرفته بود زیرا به ابزار تلسکوپ برای اندازه گیری انتقال به سرخ با دقت بسیار بالا نیاز داشت و چنین قابلیت اندازه گیری دقیق انتقال به سرخ تا همین چند سال پیش امکان پذیر نبود.

آزمایش آلکاک-پاکزینسکی در صورتی که هم ترازی ترجیحی کهکشان‌ها در امتداد یا عمود بر خط دید ما وجود نداشته باشد، به خوبی کار می‌کند. چنین هم ترازی ترجیحی را می توان به طور موثر با نمونه ای بزرگ از کهکشان ها و خوشه های کهکشانی حذف کرد. با این حال، حرکت کهکشان‌ها صرفاً توسط نرخ انبساط کیهانی تعیین نمی‌شود. همپوشانی سرعت یک کهکشان به دلیل سرعت انبساط کیهانی، حرکتی بسیار کوچکتر، اما نه کم اهمیت کهکشان است که توسط برهم کنش های گرانشی آن با کهکشان های عظیم مجاور ایجاد می شود. تمام آزمایش‌های آلکاک-پاکزینسکی به ناچار تحت تأثیر چنین حرکات ویژه و عجیب کهکشان‌ها قرار می‌گیرند.

این 9 ستاره شناس راهی برای به حداقل رساندن تأثیر حرکات عجیب کهکشان ها پیدا کردند. آنها این موفقیت را از طریق تجزیه و تحلیل آماری نمونه بسیار بزرگی از کهکشان‌ها به دست آوردند که هم طیف وسیعی از جابه‌جایی‌های انتقال به سرخ و هم طیف وسیعی از اندازه‌های خوشه‌های کهکشانی را در بر می‌گیرد. انتشار 12ام بررسی داده های Sloan Digital Sky از کهکشان ها نمونه بسیار بزرگی از کهکشان های مورد نیاز آنها را ارائه کرد. تیم اخترشناسی در مقاله قبلی نشان داد که چگونه تجزیه و تحلیل آنها محدودیت های کیهانی با دقت بالا را به آنها ارائه می دهد.4 این تیم در جدیدترین مقاله خود، به یک روش بهبودیافته اشاره کردند که به آنها تعیین دقیق و قابل اطمینان تری از خطاهای احتمالی در اندازه گیری پارامترهای کیهان شناسی را ارائه داده است.

تیم 9 نفره ستاره شناسی با ترکیب تجزیه و تحلیل از اثر آلکاک-پاکزینسکی بر روی 1133326 کهکشان از انتشار 12ام بررسی داده های Sloan Digital Sky با داده های نقشه های پلانک و WMAP از تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی، نوسانات باریون-آکوستیک نوع Ia، ابرنواخترها و ستارگان متغیر، چگالی جرم کیهانی و ماهیت انرژی تاریک کیهانی را اینگونه تعیین کردند:5
Ωm = 0.301 ± 0.008
w0 = -1.042 ± 0.067
wa = -0.07 ± 0.29

Ωm = 0.301 به این معنی است که 30.1 درصد از کل چگالی کیهانی را ماده تشکیل می دهد. از آنجایی که هندسه جهان تا چهارعدد پشت اعشار مسطح است، چگالی انرژی تاریک کیهانی، ΩΛ = 1.000 – 0.301 = 0.699 است. اگر انرژی تاریک کاملاً با ثابت کیهانی توضیح داده شود، آنگاه w0 دقیقاً برابر با 1.0- وwa (اولین مشتق w0، معیار تغییر احتمالی (w0 دقیقاً صفر خواهد بود که w0 = -1.042 ± 0.067 وwa = -0.07 ± 0.29 قویتر از هر اندازه گیری قبلی بیانگر این است که انبساط شتابان جهان توسط ثابت کیهانی یا برخی دیگر از اجزای انرژی تاریک که هیچ تکاملی ندارند هدایت می شود.

در نسخه چهارم خالق و کیهان که ماه گذشته منتشر کردم، بهترین اندازه‌گیری‌ها را تا به امروز از چگالی جرم کیهانی و چگالی انرژی تاریک کیهانی ذکر کرده ام. آن اندازه‌گیری‌ها 0.0107 ± 0.2934 = Ωm و 0.012 ± 0.707 = ΩΛ بودند. 6 این اندازه‌گیری‌ها در مقایسه با تعیین‌های 9 ستاره‌شناس، به‌طور قابل ملاحظه‌ای سازگار هستند. این سازگاری، همراه با دقت بیشتر محاسبات جدید، نشان می‌دهد که ما کاملاً موجه هستیم که به طور فزاینده‌ای در مدل ایجاد انفجار بزرگ پیش‌بینی شده توسط کتاب مقدس اطمینان داشته باشیم.

پینوشت
  1. Hugh Ross and John Rea, “Big Bang—The Bible Taught It First,” in Hugh Ross, The Creator and The Cosmos: How the Latest Scientific Discoveries Reveal God, 4th ed. (Covina, CA: RTB Press, 2018), 25–31.
  2. Xiao-Dong Li et al., “Cosmological Constraints from the Redshift Dependence of the Alcock-Paczynski Effect: Dynamical Dark Energy,” Astrophysical Journal 856 (April 1, 2018): id. 88, doi:10.3847/1538-4357/aab42e.
  3. Charles Alcock and Bohdan Paczynski, “An Evolution Free Test for Non-Zero Cosmological Constant,” Nature 281 (October 4, 1979): 358–59, doi:10.1038/281358a0.
  4. Xiao-Dong Li et al., “Cosmological Constraints from the Redshift Dependence of the Alcock-Paczynski Effect: Application to the SDSS-III BOSS DR12 Galaxies,” Astrophysical Journal 832 (December 1, 2016): id. 103, doi:10.3847/0004-637X/832/2/103.
  5. Xiao-Dong Li et al., “Cosmological Constraints from the Redshift Dependence of the Alcock-Paczynki Effect: Dynamical Dark Energy,” 5.
  6. Ross, The Creator and the Cosmos, 50–53.