یک بار دیگر پرسشهای اساسی بسیاری در مورد ماهیت جهان مطرح شده است: ماهیت فضا ، زمان ، انرژی و ماده چیست؟ اکنون یک بار دیگر زمان آن فرا رسیده است که نظریه پردازان تفسیری بر این مشاهدات ارائه دهند و در مرحله بعد آزمایشاتی را طراحی کنند که موید نظریه‌های آنان باشد.

بنابراین دانشمندان یکبار دیگر توجه خود را معطوف همان پدیده‌ای کرده‌اند که برای اولین بار شاهدی بر انفجار بزرگ (Big Bang) محسوب می‌شد، یعنی تابش پس زمینه ریز موج کیهانی. این تابشها اولین پرتوهای پس از تولد جهان محسوب می‌شوند. دانشمندان در صددند با انجام آزمایشهای متعددی در چند رشته مختلف از جمله آزمایشهای صورت گرفته در جنوبگان و استفاده از بالونهای در ارتفاعهای بسیار بالا تصویر دقیقتری از کیهان بدست آورند. به نظر می رسد جهان باید شامل چیز دیگری به غیر از این اتمهای معمولی باشد و به همین نام ماده تاریک برای آنان انتخاب شد. ماده تاریک بطور یکنواخت در تمام جهان پراکنده شده و در فضاهای خالی مخفی شده است. ماهیت ماده تاریک هنوز بصورت یک راز است.

يك تحقيق جنجال برانگيز جديد نشان داده كه انرژي تاريك يعني نيروي اسرارآميزي كه اجزاي كيهان را از يكديگر دور مي سازد، مقدار ثابتي ندارد و كميت آن در طول زمان دستخوش تغيير شده و زماني همين نيروي اسرارآميز اجزاي كيهان را به يكديگر جذب مي كرده است. اغلب فيزيكدانان تصور مي كنند كه مقدار اين انرژي ثابت است.
اخترشناسان مفهوم انرژي تاريك را به اين منظور به كار گرفته اند كه بتوانند پديده اي را كه در اواخر دهه ۱۹۹۰از رصد سوپر نواها (نواخترها) به آن پي بردند تبيين كنند. اين پديده عبارت بود از دور شدن كهكشانها از يكديگر با شتابي فزاينده و به مراتب بيش از آنچه كه در گذشته تصور مي شد. به عبارت ديگر، اخترشناسان دريافتند كه كهكشانها نه تنها در حال دور شدن از يكديگرند كه در عين حال شتاب اين دور شدن نيز مستمرا در حال افزايش است. در اواخر دهه ۱۹۹۰كيهان شناسان هنگام رصد سوپرنواها متوجه شدند كه نور آنها به مراتب ضعيف تر از حد مورد انتظار است. اين امر به اين معني بود كه فاصله سوپرنواها از زمين به مراتب دورتر از حدي بود كه كيهان شناسان حدس مي زدند. ازدياد اين فاصله، به اعتقاد اخترشناسان، ناشي از تاثير يك نيروي دافعه است كه براي آن نام موقت انرژي تاريك در نظر گرفته شده است. اما كيهان شناسان هنوز به درستي نمي دانند كه اين انرژي تاريك چيست. انواع نظريه ها براي توضيح اين پديده اسرارآميز پيشنهاد شده است. در حاليكه انرژي خلأ موجود در فضا مقدار ثابتي دارد و از آن با عنوان «ثابت كيهاني اينشتين» ياد مي شود، مقدار انرژي تاريك در طي زمانهاي مختلف و در مكان هاي متفاوت تغيير مي كند.
رصدهاي كيهاني كه تا اين زمان بر روي سوپرنواها به انجام رسيده فرضيه مربوط به ثابت كيهاني را مورد تاييد قرار داده است. در يك بررسي جديد روي حدود ۷۰سوپر نوا روشن شده كه قوت نيروي دافعه ناشي از انرژي تاريك طي ۸ميليارد سال گذشته تا ۲۰درصد افزايش يافته است. اما سوپرنواها كه اختران چگالي هستند كه تحت فشار نيروي وزن خود منفجر مي شوند و نور و انرژي به اطراف مي پراكنند، به واسطه فاصله زيادي كه از زمين دارند پرتو ضعيفي از آنها به تلسكوپهاي زمينيان مي رسد و بنابر اين نمي توانند اطلاعات زيادي به كيهان شناسان ارائه دهند. از همين رو شماري از كيهان شناسان به سراغ پرتوهاي پرقدرت گاما رفتند كه به صورت پالسهاي فوق العاده قدرتمند در هنگام مرگ ستارگان بسيار بزرگ ظاهر مي شوند. اين پرتوها ۱۰۰برابر درخشان تر از پرتوهايي هستند كه از سوپر نواها توليد مي شوند و بنابراين مي توان آنها را در فواصل دورتر نيز رويت كرد.
يك كيهان شناس از دانشگاه ايالتي لوئيزيانا در شهر باتون روژ به نام بردالي شيفر با استفاده از رصدهايي كه در مورد ۵۲نمونه از اين پرتوهاي گاما به انجام رسانده مدعي شده كه كميت انرژي تاريك در طول زمان دستخوش تغيير شده است. شيفر در بزرگترين مطالعه اي كه در اين حوزه انجام داده مشاهده كرد ۱۲عدد از بزرگترين موارد ظهور پرتوهاي پرقدرت گاما در فاصله تقريبا ۱۳ميليارد سال نوري از زمين قرار دارند. اين پرتوها پر نورتر از حدي كه انتظار مي رفت، بودند. معناي اين مشاهده آن است كه كيهان در آن هنگام با شتابي آرام تر در حال انبساط بوده است. به گفته شيفر، ميزان پرتو افشاني اين۱۲ انفجار گاما شديدتر از حدي بوده كه بر اساس ثابت فرض كردن كميت انرژي تاريك محاسبه مي شود. به اعتقاد اين اخترشناس به نظر مي رسد در آن دوران انرژي تاريك به عوض آنكه در كار انبساط كيهان بوده باشد سرگرم جمع كردن و جذب اجزاي در حال انبساط بوده است.
اگر اين ادعا درست باشد آنگاه پيش بيني آينده كيهان غير ممكن مي شود زيرا نمي توان رفتار هماهنگي را براي اين انرژي تاريك در نظر گرفت. اما ديگر اخترشناسان هنوز از استدلالهاي شيفر قانع نشده اند كه بايد ديدگاه خود را در خصوص كيهان تغيير دهند. به گفته اين منتقدان سوپرنواهاي موسوم به نوع الف از اين خاصيت برخوردارند كه همگي با انرژي ذاتي يكساني منفجر مي شوند و بنابراين در دل تاريك كيهان همچون شمع هاي استانداردي عمل مي كنند كه مي توان پرتو ديگر اجرام را با آنها مقايسه كرد و انرژي آنها را اندازه گرفت. اما انفجارهاي گاما از چنين خاصيتي برخوردار نيستند.
شيفر نيز براي رفع اين نقيصه ناگزير شده بود ۵ مشخصه مختلف هر انفجار گاما را رصد كند. اما به اعتقاد ديل فريل از رصد خانه ناسيونال راديو در نيو مكزيكو تفاوتهاي ميان پرتوهاي گاما چنان گسترده است كه امكان يك استنتاج مناسب را فراهم نمي آورد. رابرت كريشنر از پيشاهنگان مطالعه درباره سوپرنواها نيز در تاييد اين نكته مي گويد كه روش شيفر نظير استفاده از يك ابزار ضعيف براي مطالعه يك شيء بسيار ظريف است و بنابراين نمي توان به نتايج حاصله اعتماد كرد.
با اين حال، شيفر ضمن اذعان به اين نكته كه نتايج انتشار يافته، نتايج اوليه به شمار مي آيند تاكيد كرده است كه با كشف شمار بيشتري از پرتوهاي گاماي جديد و نيز بهبود روشهاي محاسبه مي توان نتايج خرسندكننده اي در اين حوزه به دست آورد.

نوترینو وانرژی تاریک:

طبق فرضيه تازه اي مهم ترين معماهاي فيزيك در دهه گذشته، يعني جرم نوترينوها و آهنگ فزاينده انبساط جهان به ذرات زیراتمي اي به نام اكسلرون مربوط مي شود. شايد بتوان دو دستاورد بزرگ فيزيك در دهه ي گذشته را مربوط به كيهان شناسي دانست، يكي اينكه نوترينوها (ذرات زیراتمي بسيار كوچك) جرم ناچيزي دارند كه البته هنوز اندازه گيري نشده است و ديگري اينكه سرعت انبساط عالم در حال حاضر در حال افزايش است. سه فيزيكدان در دانشگاه واشنگتن معتقدند كه اين دو كشف هر دو به گونه اي به ناشناخته ترين پديده ي كنوني در عالم، يعني انرژي تاريك مرتبط است - ما هنوز به درستي آن را نمي شناسيم، تنها مي دانيم عاملي است كه بر ضد گرانش، سبب سرعت بخشيدن به انبساط عالم مي شود- آنها معتقدند همه چيز زير سر ذره زيراتمي ديگري است كه تاكنون مورد توجه قرار نگرفته است Acceleron و آن را "( اكسلرون)" (شتابگر) ناميده اند. انرژي تاريك در عالم اوليه چندان قابل توحه نبوده است اما در حال حاضر 70درصد عالم را اشغال كرده است. شناخت انرژي تاريك به ما كمك مي كند تا بدانيم چرا در زمان دوري در آينده عالم آن چنان وسعت پيدا مي كند كه ديگر هيچ كهكشاني در آسمان شب ديده نشود و آيا اين انبساط تا ابد و بي نهايت ادامه خواهد داشت؟ در نظريه ي جديد مطرح شده نوترينوها تحت تأثير نيروي جديدي كه از برهمكنش آنها با اَكسِلِرون ها ناشي مي شود قرار مي گيرند اين- نيرو سبب مي شود كه نوترينوها از هم فاصله بگيرند. درست مثل اينكه يك تكه كش را از دو طرف بكشيم، هر چقدر بيشتر كشيده شود، انرژي بيشتري را در خود ذخيره مي كند- در هر ثانيه تريليونها نوترينو در كوره ي هسته اي ستاره ها از جمله خورشيد ما ساخته مي شوند.آنها در همه جاي عالم جريان پيدا مي كنند و ميلياردها نوترينو از هر نوع ماده اي، حتي بدن شما بدون هيچ برهم كنشي عبور مي كنند. نوترينوها بار الكتريكي ندارند و جرم آنها هم آن قدر ناچيز است كه هنوز اندازه گيري نشده است. آن نيلسون يكي از ارائه دهندگان نظريه ي جديد معتقد است برهم كنش ميان اكسلرونها و ذرات ديگر از اين هم ضعيف تر است، براي همين اين ذرات تاكنون آشكار نشده اند. البتّه نيرويي كه اين ذرات بر نوترينوها وارد مي كنند، آنها را تحت تأثير قرار مي دهد و به اين ترتيب بايد بتوان وجود چنين نيرويي را در آشكارسازهاي نوترينوي فعلي كه در نقاط مختلف كره ي زمين وجود دارد نشان داد. مدلهاي مختلفي براي انرژي تاريك ارائه شده است، اما آزمودن آنها محدود به اندازه گيريهاي دقيق در تغيير سرعت انبساط عالم است. اين امر تنها با رصد اجرام بسيار دوردست امكان پذير است، اما اندازه گيريهاي دقيق در چنين فاصله هايي بسيار مشكل است. به گفته ي نلسون اين تنها روشي است كه ما مي توانيم با به كارگيري آشكارسازهاي فعلي در كره ي زمين به نيرويي كه سبب افزايش انرژي تاريك در عالم مي شود پي ببريم. محققان معتقدند جرم نوترينو در عبور از محيطهاي مختلف، تغيير مي كند، همان طور كه عبور نور از هوا، آب يا يك منشور متفاوت است. در نتيجه آشكارسازهاي مختلف بسته به اينكه در چه مكاني نصب شده اند، نتايج متفاوتي به دست خواهند آورد. اما اگر بپذيريم كه نوترينوها نيز بخشي از انرژي تاريك هستند، وجود نيروي جديدي مي تواند اين افت و خيزها را توضيح دهيد. به عقيده ي نلسون اين برهمكنش ميان نوترينوها و اكسلرونها مي تواند تا ابد انرژي لازم براي انبساط عالم را تأمين كند. تا پيش از اين اخترشناسان به دنبال اطلاعاتي بودند كه سرانجام تعيين كنند آيا عالم ما تا ابد منبسط خواهد شد، يا زماني دوباره در يك " رُمبش بزرگ" منقبض شده و روي خودش بسته مي شود. اما حالا بايد به دنبال اين باشيم كه آيا سرعت انبساط عالم همچنان افزايش خواهد يافت يا در جايي ثابت خواهد ماند.

.براساس نظريه ي جديد، هنگامي كه فاصله ي نوترينوها بسيار زياد شود، جرم آنها نيز آن قدر افزايش پيدا مي كند كه ديگر انرژي تاريك بر آنها اثري نخواهد داشت، در نتيجه شتاب انبساط عالم كم كم از بين مي رود. و از آن پس عالم همچنان به انبساط خود ادامه خواهد داد، اما با سرعتي كه دائماً در حال كاهش است.

اكنون بنظر مي رسد مشاهداتي كه توسط اين گروه بين المللي از اختر شناسان صورت مي گيرد نشاندهنده آن است كه انرژي تاريك مانند ثابت كيهاني بوده و در سرتاسر زمان و فضا بدون تغيير است. با اندازه گيري فاصله تا 71 ابر نواختر دوردست ، دانشمندان توانستند با اطمينان بسيار زياد مشخص كنند كه انرژي تاريك همين تاثير را بر روي نور ابر نواختر ها اعمال مي كند كه اين تاثير با فاصله ابر نواختر ها تغيير نمي كند. محققين سپس اين يافته را در يك معادله حالت قرار دادند كه رابطه بين فشار و چگالي را اندازه گيري مي كند. آنها دريافتند كه انرژي تاريك مي بايد كمتر از 85.- باشد كه بسيار نزديك به ثابت كيهاني انيشتين يعني 1-  است.

از سال 2009م حدود300میلیون کهکشان برای بررسی تاریخچه جهان ودرک بهتر انرژی تاریک مورد مطالعه قرار خواهد گرفت .

در این بررسی قصد برآن است که بر روی نیروی اسرارآمیزی که باعث ایجاد شتاب مثبت عالم شده است، تحقیق انجام شود .این 300 میلیون کهکشان حدود دو سوم کل عالم را تشکیل می دهند. این پروژه ،  DES (مطالعه انرژی تاریک) نام گرفته است .

 بنابر فیزیک نظری ، انرژی تاریک حدود %70 عالم را پر کرده است . انرژی تاریک، بعبارتی ظهور مجدد ثابت کیهان شناسی در معادلات اینشتین است . دکتر واین هو ، استاد نجوم واخترفیزیک، می گوید:« وجود شتاب مثبت این ضرورت را ایجاد می کند که گرانش به صورت دافعه عمل کند . اما این قابل قبول نیست . برای حل مشکل باید به سراغ فیزیک بنیادی رفت .»

DES پروژه مشترک دانشگاه های شیکاگو،کینگدام ،برکلیو آزمایشگاه های شتاب دهنده فرمی ، لارنس برکلی و سروتولو با بوجه ای بالغ بر 20 میلیون دلار می باشد . این پروژه یک دوربین 520 پیکسلی بر روی تلسکوپ 4متری بلانکو، واقع در شیلی، نصب کرده است . این بزرگترین دوربین اپتیکال در سراسر دنیا می باشد که 10 مرتبه دوربین های دیگر از آسمان عکس برداری می کند .

  دکتر فریمن می گوید : «اولین مرحله کار، شمارش خوشه های کهکشانی است » .با استفاده از تلسکوپ رادیویی SPT،در قطب جنوب ،خوشه های کهکشانی که اشعه های کیهانی را از شکل معمول شان خارج می کنند ، آشکار می شوند. روش دوم ، اندازه گیری مقیاس کیهانی با استفاده از عدسی های گرانشی است . اگر مقدار دقیق جرم و فاصله این خوشه ها بطور دقیق مشخص شود ، درصد دقیق انرژی تاریک نیز مشخص می شود.

 کیهان شناسی که علم مطالعه آغاز، شکل گیری و تکامل عالم است هنوز نمی داند 99% عالم را چه چیز تشکیل داده است. به نظر می رسد جز غیر قابل مشاهده ای قسمت اعظم عالم را تشکیل داده است که قابل شناسایی نیست.
این ماده واقعا چیست؟ چگونه آن را بشناسیم؟

پایان جهان کجاست؟

سرانجام بعد از تحقیقات گسترده توسط پیچیده‌ترین تلسکوپها ، دانشمندان دریافتند که:

• غیر از کهکشان ما ، کهکشانهای دیگری نیز وجود دارد.
• کهکشانهایی وجود دارند که جرم آنها بیشتر از کهکشان ماست.
• بر اساس مقیاس جدید فاصله‌ها ، سن زمین حد اقل 5 میلیارد سال است و این حد با حدسیات زمین شناسان در مورد سن زمین مطابقت دارد.
  
  همچنین تلسکوپهای جدید وجود خوشه‌های کهکشانی را نشان می‌دهد. کهکشان ما نیز ظاهرا جزیی از یک خوشه محلی است که شامل ابرهای ماژلان ، کهکشان امرأة المسلسله و سه‌ها ، کهکشان کوچک نزدیک آن و چند کهکشان کوچک دیگر هست که روی هم رفته نوزده عضو را تشکیل می‌دهند.
  
  اگر کهکشانها خوشه ها را و خوشه‌ها نیز خوشه‌های بزرگتری را تشکیل می‌دهند، آیا می‌توان گفت که جهان و به تبع آن فضا ، تا بینهایت گسترده شده است؟ یا اینکه چرا برای جهان و چه برای فضا انتهایی وجود ندارد؟ در هر حال ، دانشمندان با وجود اینکه با تخمین می‌توانند تا فاصله 9 میلیارد سال نوری ، چیزهایی را تشخیص دهند، ولی هنوز هم نشانه‌ای از پایان جهان پیدا نکرده‌اند.

پس از خرابی مختصر ، دوربین پیشرفته نقشه برداری هابل کار خود را آغاز کرد و این بار برای پی بردن به مولفه مرموزی که بر جهان ما حکم رانی می کند :انرژی تاریک.

این تصویر یکی از نخستین تصاویری می باشد که هابل پس از آغاز کار دوربین ACS خود در 4 جولای تهیه کرد. این دوربین تقریبا دو هفته به خاطر از کار افتادن منبع نیرو از کار افتاده بود تا مهندسین ناسا موفق شدند منبع نیروی آن را تغییر دهند.

تصویر سمت چپ میدان از کهکشان ها را نشان میدهد که شامل خوشه ای کهکشانی با فاصله ی 9 بیلیون سال نوری از زمین است (redshift of z = 1.4) . هابل در این پروژه که به سرپرستی Saul Perlmutter انجام شد به بررسی دقیق این خوشه کهکشانی پرداخت تا تابش های ابرنواختران نوع  Ia را بررسی کند .خوشه کهکشانی انتخاب شده  به دانشمندان این امکان را می داد تا انرژی تاریک را در فواصل بسیار دور براحتی بررسی کنند.

درخشندگی ابرنواختران نوع Ia در فواصل بسیار دور برای دانشمندان بسیار باارزش است زیرا میتوانند بوسیله آن تاثیر انرژی تاریک را بر جهان ما مطالعه کنند.

سمیه لاهوتی