اخترشناسان بزرگ‌ترین ساختاری را که تاکنون در جهان شناسایی شده، کشف کرده‌اند و آن را “کیپو” (Quipu) نامیده‌اند که برگرفته از سیستم اندازه‌گیری تمدن اینکا است. این ساختار عظیم جرمی برابر با ۲۰۰ کادریلیون برابر جرم خورشید دارد که عددی حیرت‌انگیز است.
در اخترشناسی، اعداد بسیار بزرگ موضوعی رایج هستند، اما حتی در این حوزه، ۲۰۰ کادریلیون رقمی است که به‌ندرت با آن مواجه می‌شویم. اگر جرم عظیم کیپو کافی نباشد که توجه ما را جلب کند، اندازه آن حتماً این کار را خواهد کرد. این ابرساختار بیش از ۴۰۰ مگاپارسک طول دارد که معادل بیش از ۱.۳ میلیارد سال نوری است.
چنین ساختار بزرگی بدون شک بر محیط اطراف خود تأثیر می‌گذارد و درک این تأثیرات برای فهم کیهان ضروری است. بر اساس پژوهشی جدید، مطالعه کیپو و ساختارهای مشابه آن می‌تواند به ما در درک نحوه تکامل کهکشان‌ها، بهبود مدل‌های کیهان‌شناسی و افزایش دقت اندازه‌گیری‌های کیهان‌شناختی کمک کند.
این تحقیق با عنوان “پرده‌برداری از بزرگ‌ترین ساختارهای جهان نزدیک: کشف ابرساختار کیپو” در نشریه Astronomy and Astrophysics منتشر خواهد شد. نویسنده اصلی این پژوهش هانس بورینگر از مؤسسه ماکس پلانک است.
نویسندگان این مطالعه می‌گویند: “برای تعیین دقیق پارامترهای کیهان‌شناختی، لازم است اثرات ساختارهای عظیم مقیاس کیهان بر اندازه‌گیری‌ها را درک کنیم.” این اثرات شامل تغییراتی در تابش پس‌زمینه مایکروویو کیهانی، اعوجاج تصاویر آسمان به‌وسیله عدسی گرانشی در مقیاس بزرگ، و تأثیر حرکت‌های جریانی بزرگ‌مقیاس بر اندازه‌گیری ثابت هابل است.
ابرساختارها: چالش‌های جدید برای مدل‌های کیهان‌شناسی
ابرساختارها مجموعه‌هایی از خوشه‌های کهکشانی و ابرخوشه‌ها هستند که به قدری عظیم‌اند که مدل‌های فعلی تکامل جهان را به چالش می‌کشند. برخی از این ساختارها آن‌چنان بزرگ‌اند که چارچوب‌های استاندارد کیهان‌شناختی را دچار مشکل می‌کنند.
کیپو بزرگ‌ترین ساختاری است که تاکنون در جهان کشف شده است. این ساختار همراه با چهار ابرساختار دیگر که در این پژوهش شناسایی شده‌اند، ۴۵ درصد از خوشه‌های کهکشانی، ۳۰ درصد از کهکشان‌ها، ۲۵ درصد از ماده کیهان را در بر دارند و ۱۳ درصد از حجم جهان را اشغال کرده‌اند.
چرا نام این ساختار “کیپو” انتخاب شده است؟
تصویری که پژوهشگران منتشر کرده‌اند، علت انتخاب نام “کیپو” را توضیح می‌دهد. کیپو وسیله‌ای برای ثبت اطلاعات در تمدن اینکا بود که شامل ریسمان‌هایی با گره‌هایی بود که اطلاعات را بر اساس رنگ، ترتیب و تعداد ذخیره می‌کردند.
نویسندگان مقاله توضیح می‌دهند: “این نمای کلی بهترین برداشت را از ابرساختار به عنوان یک رشته بلند با شاخه‌های جانبی کوچک ارائه می‌دهد که الهام‌بخش نام‌گذاری آن به‌عنوان کیپو بوده است.”
کشف و مطالعه کیپو
بورینگر و همکارانش کیپو و چهار ابرساختار دیگر را در فاصله‌ای بین ۱۳۰ تا ۲۵۰ مگاپارسک کشف کردند. آن‌ها از خوشه‌های کهکشانی پرتو ایکس برای شناسایی و تجزیه‌وتحلیل این ابرساختارها در پیمایش CLASSIX (ساختارهای بزرگ‌مقیاس کیهانی در پرتو ایکس) استفاده کردند.
خوشه‌های کهکشانی در پرتو ایکس شامل هزاران کهکشان و مقدار زیادی گاز داغ درون‌خوشه‌ای هستند که پرتو ایکس منتشر می‌کند. این تابش‌ها کلید ترسیم جرم ابرساختارها هستند، زیرا پرتوهای ایکس نواحی متراکم‌تر ماده را در شبکه کیهانی ردیابی می‌کنند و مانند تابلوهای راهنما برای شناسایی ابرساختارها عمل می‌کنند.
نویسندگان اشاره می‌کنند که: “تفاوت تراکم کهکشانی بین خوشه‌های موجود در میدان و خوشه‌های عضو ابرساختارها قابل‌توجه است.” این تفاوت ممکن است به این دلیل باشد که خوشه‌های موجود در میدان نسبت به خوشه‌های ابرساختاری جرم کمتری دارند، نه اینکه تراکم کهکشانی پایین‌تری داشته باشند.
تأثیر ابرساختارها بر مشاهدات کیهان‌شناختی
جرم عظیم این ابرساختارها تأثیر بسزایی بر تلاش‌های ما برای مشاهده، اندازه‌گیری و درک کیهان دارد. پژوهشگران می‌نویسند: “این ساختارهای بزرگ، تأثیر خود را بر مشاهدات کیهان‌شناختی به‌جا می‌گذارند.”
ابرساختارها اثراتی بر تابش پس‌زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) دارند که یکی از مهم‌ترین شواهد حمایت‌کننده از مدل مهبانگ است. خواص این تابش با پیش‌بینی‌های نظری ما با دقت بسیار بالایی مطابقت دارد.
گرانش ابرساختارها CMB را هنگام عبور از میان آن‌ها تغییر می‌دهد. این پدیده که به اثر ساکس-وُلف انتگرالی (ISW) معروف است، باعث نوساناتی در CMB می‌شود که به‌عنوان نویزهای پیش‌زمینه‌ای عمل می‌کنند و حذف آن‌ها دشوار است. این امر باعث ایجاد تداخل در درک ما از CMB و در نتیجه، مهبانگ می‌شود.
همچنین، ابرساختارها می‌توانند بر اندازه‌گیری ثابت هابل تأثیر بگذارند، مقداری که سرعت انبساط جهان را توصیف می‌کند. درحالی‌که کهکشان‌ها به دلیل انبساط از هم دور می‌شوند، آن‌ها همچنین دارای سرعت‌های محلی موسوم به سرعت‌های عجیب یا حرکت‌های جریانی هستند. این حرکت‌های جریانی باید از انبساط جدا شوند تا بتوان آن را دقیقاً درک کرد. جرم عظیم این ابرساختارها بر این حرکت‌های جریانی تأثیر گذاشته و اندازه‌گیری‌های ثابت هابل را دچار اعوجاج می‌کند.
این پژوهش همچنین اشاره می‌کند که این ساختارهای عظیم می‌توانند تصاویر آسمان را به‌وسیله عدسی گرانشی در مقیاس بزرگ تغییر دهند که می‌تواند منجر به خطا در اندازه‌گیری‌های ما شود.
ابرساختارها و مدل کیهان‌شناسی لامبدا-CDM
از سوی دیگر، شبیه‌سازی‌های کیهان‌شناسی بر اساس مدل استاندارد لامبدا-CDM (ماده تاریک سرد همراه با ثابت کیهانی) وجود ساختارهایی مانند کیپو را پیش‌بینی می‌کنند.
پژوهشگران می‌نویسند: “ما در شبیه‌سازی‌هایی که بر اساس مدل‌های کیهان‌شناختی لامبدا-CDM انجام شده‌اند، ابرساختارهایی با ویژگی‌های مشابه پیدا کرده‌ایم.”
آینده ابرساختارهای کیهانی
این پژوهش نشان می‌دهد که ابرساختارها برای همیشه پایدار نخواهند ماند. “در آینده، این ابرساختارها به چندین واحد کوچک‌تر فرو خواهند پاشید و به همین دلیل، آن‌ها پیکربندی‌هایی موقتی محسوب می‌شوند.” با این حال، در حال حاضر آن‌ها دارای ویژگی‌های خاصی هستند که شایسته بررسی دقیق‌ترند.
پژوهشگران در پایان مقاله تأکید می‌کنند: “مطالعات بیشتر در مورد این یافته‌ها می‌تواند شامل بررسی تأثیر این محیط‌ها بر جمعیت و تکامل کهکشان‌ها باشد.“
