محبوبه عمیدی نائینی: آغاز بحث انرژی تاریک را می‌توان به انتشار نسبیت عام در سال 1917 ربط داد. آلبرت اینشتین، مبدع نظریه نسبیت، متوجه شد که محاسباتش جهان را ایستا نشان نمی‌دهند و این، درحالی است که آن زمان، همه باور داشتند که جهان، ایستا است و ابعادش تغییر نمی‌کند. اینشتین برای خنثی کردن پویایی جهان، از یک ثابت در معادلات پیچیده نسبیت عام استفاده کرد و آن را ثابت کیهان‌شناسی نامید.
بعدها ادوین هابل نشان داد که بر خلاف این نظریه، جهان در حال گسترش و انبساط است. شواهد نشان می‌دادند پس از آغاز جهان در حدود 14 میلیارد سال پیش، انبساط جهان روندی کندشونده داشته است. ولی سال 1998 وقتی گروهی از اختر‌شناسان مشغول بررسی یک ابر‌نو‌اختر دوردست برای اندازه‌گیری سرعت انبساط جهان بودند، چیزی بر خلاف انتظارشان بدست آوردند. انبساط جهان روند تند‌شونده داشت! این بدان معنی بود که نیرویی اسرارآمیز انبساط عالم را سرعت می‌دهد. این، آغاز مواجهه با انرژی تاریک بود.
سال 2002 بود که پل اشتاین هارت از دانشگاه پرینستون و نیل تورک از دانشگاه کمبریج، مدلی را برای آغاز جهان ارائه کردند و در آن جهان فعلی را آخرین فاز از چرخه بی‌پایان هستی دانستند. مدل ارائه شده توسط آنها نشان می‌داد که مهبانگ، نتیجه برخورد دو پوسته سه بعدی بسیار وسیع در فضایی چهار بعدی است که آنها را احاطه کرده است.
برخورد این دو پوسته با یکدیگر، پدیده‌ای شبیه به مهبانگ را آغاز می‌کرد؛ پوسته‌ها از یکدیگر جدا و دور می‌شدند و مجددا میلیاردها سال بعد دوباره به یکدیگر برخورد می‌کردند.
این دو محقق برای تشریح تغییرات دما و چگالی لحظه انفجار بزرگ از تابش ریز‌موج زمینه کیهانی که از آن دوران برجا مانده، کمک گرفتند. تنها راه انجام محاسبات بر پایه جهانی که بارها و بارها از نو ساخته می‌شد، اتکا به پیش‌گویی‌های نظریه ریسمان و اضافه کردن بعدهای بیشتر به مدل چهار بعدی فعلی بود.
اضافه کردن بعدهای بیشتر، مشکل تازه‌ای را ایجاد می‌کرد. وقتی دو پوسته با هم برخورد می‌کردند، بعدهای دیگر می‌بایست درهم فشرده می‌شدند یا هم‌زمانی و تقارن با بعدی را شروع می‌کردند که صفحه‌ها را از هم جدا کرده بود. در غیر این صورت قسمت بزرگی از صفحه پیچ و تاب پیدا می‌کرد و به سیاهچاله تبدیل می‌شد؛ تکه کوچک باقیمانده هم برای سکونت و زندگی عادی باقی می‌ماند که پس از چرخه‌های متعدد، این فضای کوچک باقیمانده نیز از بین می‌رفت. به نظر نمی‌رسد جهان ما چنین پایانی داشته باشد!
بدون حضور انرژی تاریک که امروز می‌دانیم باید نیرویی ضدگرانش باشد، تعداد بسیار زیادی از صفحه‌ها به سیاهچاله تبدیل می‌شدند و فضای محدودی برای ادامه حیات باقی می‌ماند. محاسبات اشتاین هارت و توروک همراه با تحقیقات انجام‌شده در پرینستون، نشان می‌دهد وقتی انرژی تاریک به صحنه وارد می‌شود، این چرخه قابل قبول و باور پذیر خواهد شد.
در مدل‌های قبلی نیز انرژی تاریک وجود داشت، اما تنها تناوب‌ها را ثبات می‌بخشید و بنابراین بیش از 10 میلیارد سال از عمرش نمی‌گذشت. محاسبات این دو نشان می‌داد که انرژی تاریک باید از میلیاردها سال پیش وجود داشته باشد و بودنش برای پایداری جهان قابل سکنی کاملا ضروری به نظر می‌رسد. پس از هر برخورد، محیط قابل سکونت باید آن‌قدر گسترش یاید که باز هم در برخوردهای بعدی که در دوره‌های چند صد میلیارد ساله روی می‌دهد، قسمتی از آن باقی بماند.
فعالیت‌های تجربی
اما این فقط یک روی ماجراست! بخشی از فیزیک‌دانان ترجیح می‌دهند انرژی تاریک را در معادلات پیچیده و حل آنها روی کاغذ بشناسند. اما برخی دیگر ترجیح می‌دهند آزمایش‌هایی را برای شناخت آن انجام دهند. از این رو در سال 2006، سازمان فضایی ناسا و دپارتمان انرژی آمریکا پروژه مأموریت مشترک انرژی تاریک را طرح ریزی کردند تا با بررسی دقیق ابر‌نو‌اختر‌ها برای درک بهتر آن و تخمین سرعت انبساط جهان، انرژی تاریک را بهتر بشناسند.
سازمان فضایی اروپا، اسا هم پروژه‌ای انحصاری را با نام اقلیدس برای شناخت بهتر انرژی تاریک آغاز کرده است.
شاید چون امسال سال جهانی نجوم است، سازمان فضایی اروپا ( اسا ) قصد دارد پس از ناسا و دپارتمان انرژی آمریکا به این پروژه عظیم ملحق شود. حضور اسا به افزایش بودجه این برنامه کمک می‌کند و احتمالا شانس ساخت تلسکوپی برای رصد کردن ستارگانی فراتر از راه شیری را به این برنامه می‌دهد.
باب نیکلز، از دانشمندان پروژه اقلیدس و فیزیک‌دان دانشگاه پرتسموت انگلستان می‌گوید: «شاید از نظر اقتصادی اجرای دو پروژه همزمان مقرون به‌صرفه نباشد، ولی تیم تحقیقاتی در مورد این‌که اگر پروژه‌ها ادغام شوند، سهم عادلانه‌ای نداشته باشد، نگران است.»
اسا رقمی معادل 400 تا 450 میلیون یورو را برای حضور در این پروژه پیش‌بینی کرده که این رقم تقریبا با هزینه برآورد شده برای اقلیدس برابر است. عده‌ای از محققان اسا درخواست کرده‌اند، این همکاری به صورت ساخت یک آشکارساز یا تلسکوپ توسط سازمان آنها برای این پروژه مشترک باشد.
بودجه اضافی؟
در حالی که به گفته جان مورس، مدیر بخش اخترفیزیک ناسا، هزینه‌ها با احتساب هزینه پرتاب نباید بیش از 600 میلیون دلار باشد؛ کمیته مشورتی آکادمی‌های ملی برای هر بخش از این پروژه 3 مرحله‌ای برآورد هزینه‌ای حدود 1.3 میلیارد دلار دارد. دپارتمان انرژی آمریکا هم 25% هزینه‌ها را تقبل کرده است.
فابیونا واتا، مدیر هماهنگی مأموریت‌های نجومی و فیزیک بنیادی اسا، هفته گذشته با مورس در واشنگتن ملاقات کرد، مورس هم به زودی سفری به اروپا خواهد داشت. از قرار معلوم فرایند طراحی پروژه مشترک به خوبی پیش می‌رود. انتظار می‌رود طراحی‌های اولیه که اواسط ماه آینده ارائه می‌شوند، شامل تلسکوپ نوری و فروسرخ به قطر دهانه 1.5 متر باشند.
تاکنون سه روش مفهومی متفاوت برای اندازه‌گیری انبساط جهان پیشنهاد شده که راهکار‌های اصلی این پروژه به شمار می‌آیند. شناخت نوع و شکل پراکندگی ابر‌نو‌اخترهای دور، تحقیق در مورد میزان اعوجاج شکل کهکشان‌های دور که به دلیل عبور نور از میان ماده تاریک برای رسیدن به زمین به وجود می‌آید؛ و اندازه‌گیری ارتعاشات کیهانی خوشه‌های کهکشانی که به وسیله امواج رادیویی حاصل از مهبانگ ایجاد شده‌اند.
رقابتی در کار نیست
دانشمندان توافق کرده بودند، در رقابت برای طراحی تلسکوپ، این سه روش را به تقابل با یکدیگر وادارند. اما در شهریورماه گذشهت، ناسا و دپارتمان انرژی اعلام کردند ممکن است بتوانند تلسکوپی بسازند که هر سه روش ممکن در آن با هم تعامل داشته باشند.
اگر اسا همکاری با این پروژه مشترک را آغاز کند، اقلیدس که ترکیبی از دو پروژه پیش از آن بوده، به احتمال زیاد استقلالش را از دست می‌دهد یا کنار گذاشته می‌شود؛ اما از طرف دیگر نیازی به رقابت با چهار پروژه متوسط دیگر را نخواهد داشت. نیکولز معتقد است، پیشنهاد حضور در این پروژه برایش بسیار اغوا کننده است.
نظر شما