CMB: لنزینگ گرانشی بسیار کم، نشان دهنده انرژی تاریک است.

CMB، تابش کم فروغی از تولد جهان در مهبانگ است. در حدود 400.000 سال بعد از آفرینش، جهان به اندازه کافی خنک شد تا الکترون ها به هسته های اتمی بپیوندند. این «بازترکیب»(recombination)، تابش CMB را از محیط پلاسمایی غلیظش جدا کرد. تلسکوپ های فضایی همانند WMAP و پلانک، CMB را نقشه برداری کرده اند و حضور آن را در همه بخش های آسمان با دمای 2.7 کلوین تایید نموده‌اند. همچنین، اندازه گیری‌ها نشان می دهند که در این دما،  افت و خیزهای کوچکی از مرتبه یک  در یک میلیون وجود دارد. این افت و خیزها از توزیع گاوسی پیروی می‌کنند.

ولی سادیپ داس(Sudeep Das) از دانشگاه کالیفرنیا-برکلی به همراه گروهی ذیگر از منجمان،  متوجه انجراف این افت و خیزها از توزیع گاوسی شدند [1]. این انحراف که با تلسکوپ Atacama Cosmology در شیلی به دست آمده، به علت بر هم کنش با ساختارهای بزرگ مقیاس در جهان، مانند خوشه های کهکشانی به وجود می آید. «به طور متوسط، هر فوتون CMB قبل از این که به تلسکوپ ما برسد، تقریبا با 50 ساختار بزرگ مقیاس روبرو شود.» داس می گوید: «تاثیر گرانشی این ساختارها که انبوهی از ماده تاریک را در بر دارند، مسیر فوتون را منحرف می کند.این فرایند که «لنزینگ» نامیده می شود، در نهایت منجر به انحرافی در حدود 3 دقیقه قوسی(تقریبا یک بیستم درجه) می گردد.»

 انرژی تاریک و ساختارها

در مقاله دیگری [2] داس با همکاری بلیک شروین(Blake Sherwin) از داشگاه پرینستون و جوآنا دانکلی(Joanna Dunkley) از دانشگاه آکسفورد، به چگونگی آشکارگری انرژی تاریک با استفاده از عدسی های گرانشی می پردازند. انرژی تاریک از شکل گیری ساختار در جهان جلوگیری می کند. جهانی که تهی از انرژی تاریک است، تعداد زیادی ساختار خواهد داشت. در نتیجه، فوتون های CMB، عدسی های  بیشتری را مشاهده میکنند و افت و خیزهای آنها انحراف بزرگتری نسبت به توزیع گاوسی خواهند داشت.

ولی نتیجه مشاهدات اینگونه نیست و شروین توضیح می دهد:«ما عدسی های خیلی کم تری می بینیم بنابراین جهان ما تهی از انرژی تاریک نیست. در واقع، میزان انخراف های گرانشی که ما می بینیم با میزان انرژی تاریکی که از اندازه گیرهای دیگر انتظارش را داریم سازگار است.»

این اولین بار است که میزان انرژی تاریک تنها از اندازه گیری های CMB به دست می آید. اندازه گیری های متداول CMB، جزییات کمی را درباره جهان بسیار اولیه یعنی پیش از شکل گیری ستارگان و کهکشان ها به دست می دهد. برای ساخت تصویری مناسب از تکامل جهان، باید نتایج CMB را با نتایج اندازه گیری های اضافی مانند ثابت هابل ادغام کرد.

جمع آوری شواهد

این واقعیت که این مدرک، شاهدی مستقیم است نه متکی بر اندازه گیری ثانویه، استفان بوگن(Stephan Boughn) کیهان شناس کالج هاورفورد در آمریکا را به هیجان می آورد:«ما در حال حاضر تنها دو شاهد مستقیم از انرژی تاریک داریم. هر مدرک مستقیم دیگری بسیار با اهمیت است. ما می خواهیم مجموعه ای از شواهد را از مکان های بسیار متفاوت جمع آوری کنیم تا تصویر کلی جهان را به دست آوریم.»

بوگن باور دارد با این یافته ها می توان فهمید که ماده تاریک در مقیاس های بزرگ چگونه توزیع شده است. ماده تاریک اثر گرانشی همانند ماده معمولی دارد اما با تابش الکترومغناطیسی بر هم کنش نمی کند و بنابراین نمی توان به طور مستقیم آن را دید. او توضیح می دهد: «شبیه سازی های بسیاری وجود دارند، اما مشاهدات اندکی برای پیش بینی شکل گیری ماده تاریک جهان موجود است. اما به این دلیل که اثر عدسی های گرانشی  ریزموج  زمینه به فراوانی ماده تاریک بستگی دارد، آزمایش های بعدی اغتشاش CMB باید بتواند پاسخی در خور برای چگونگی توزیع ماده تاریک در مقیاس بزرگ داشته باشد.»

منبع:

Dark energy spotted in the cosmic microwave background

physicsworld.com ; July 15, 2011

http://physicsworld.com/cws/article/news/46572

مراجع:

[1]http://prl.aps.org/abstract/PRL/v107/i2/e021301

[2]http://prl.aps.org/abstract/PRL/v107/i2/e021302