«کیپو» با پهنایی حیرت‌انگیز، عنوان بزرگ‌ترین ساختار کیهانی را به خود اختصاص داد

اصولاً احتمال آن کم است.
اما در عمل؟ قطعاً نه. اجسام بسیار بزرگ می‌توانند درک ما از کیهان را دچار اعوجاج کنند.

اخترشناسان تاکنون بزرگ‌ترین ساختار جهان را یافته‌اند که «کیپو» نام دارد و نامش از یک سیستم اندازه‌گیری اینکایی گرفته شده است. این ساختار شگفت‌انگیز دارای جرمی معادل ۲۰۰ کوادریلیون برابر جرم خورشید است.
در اخترشناسی، اعداد بسیار بزرگ موضوع عادی هستند، اما حتی در این حوزه هم عدد ۲۰۰ کوادریلیون چنان بزرگ است که به ندرت با آن مواجه می‌شویم.

اگر جرم بسیار بزرگ کیپو توجه‌تان را جلب نکرد، مطمئناً اندازه فوق‌العاده بزرگ آن جلب توجه می‌کند. این ابرساختار بیش از ۴۰۰ مگاپارسک (بیش از ۱.۳ میلیارد سال نوری) طول دارد.
چنین ساختاری قطعاً بر محیط اطرافش تأثیر می‌گذارد و فهم این تأثیرات برای درک بهتر جهان ضروری است.

بر اساس تحقیقات جدید، مطالعه کیپو و سایر ابرساختارها می‌تواند به ما در فهم چگونگی تحول کهکشان‌ها کمک کند، مدل‌های کیهان‌شناسی ما را بهبود بخشد و دقت اندازه‌گیری‌های کیهانی را افزایش دهد.
این تحقیق با عنوان «افشای بزرگ‌ترین ساختارهای جهان نزدیک: کشف ابرساختار کیپو» در نشریه Astronomy and Astrophysics پذیرفته شده است.
هانس بُهرینگر از مؤسسه مکس پلانک، نویسنده اصلی مقاله است.

آن‌ها می‌نویسند:
«برای تعیین دقیق پارامترهای کیهان‌شناسی، باید اثرات ساختار بزرگ‌مقیاس محلی جهان را بر اندازه‌گیری‌ها درک کنیم.»

این اثرات شامل تغییرات تابش زمینه کیهانی (CMB)، اعوجاج تصاویر آسمان به‌دلیل عدسی گرانشی بزرگ‌مقیاس، و تأثیر جریان‌های بزرگ‌مقیاس بر اندازه‌گیری ثابت هابل هستند.

ابرساختارها چیستند؟

ابرساختارها ساختارهای بسیار بزرگ‌اند که شامل گروه‌هایی از خوشه‌های کهکشانی و ابرخوشه‌ها می‌شوند. آن‌ها آن‌قدر عظیم‌اند که مدل‌های فعلی ما از تکامل کیهان را به چالش می‌کشند و برخی از آن‌ها حتی این مدل‌ها را می‌شکنند.
کیپو بزرگ‌ترین ساختاری است که تاکنون در جهان یافته‌ایم. این ساختار به همراه چهار ابرساختار دیگر که محققان کشف کرده‌اند، ۴۵ درصد از خوشه‌های کهکشانی، ۳۰ درصد از کهکشان‌ها، ۲۵ درصد از ماده موجود و ۱۳ درصد از حجم جهان را در بر می‌گیرند.

تصویر زیر نشان می‌دهد چرا این ساختار «کیپو» نامیده شده است. کیپو دستگاهی ثبت اطلاعات است که از طناب‌های گره‌خورده تشکیل شده و هر گره اطلاعاتی براساس رنگ، ترتیب و تعداد دارد.
نویسندگان در مقاله خود توضیح می‌دهند:
«این دیدگاه بهترین تصور از ابرساختار به شکل رشته‌ای بلند با رشته‌های فرعی کوچک است که موجب نام‌گذاری آن به کیپو شده است.»

چگونگی کشف کیپو

بُهرینگر و همکارانش کیپو و چهار ابرساختار دیگر را در فاصله ۱۳۰ تا ۲۵۰ مگاپارسک یافته‌اند. آن‌ها از خوشه‌های کهکشانی پرتو ایکس برای شناسایی و تحلیل ابرساختارها در پژوهش CLASSIX استفاده کردند.
خوشه‌های پرتو ایکس می‌توانند شامل هزاران کهکشان و گاز بسیار داغ میان‌خوشه‌ای باشند که پرتو ایکس ساطع می‌کند. این تابش‌ها کلید نقشه‌برداری جرم ابرساختارها هستند، زیرا تراکم ماده را در نقاط متراکم و شبکه کیهانی زیرین نشان می‌دهند.

نویسندگان خاطرنشان می‌کنند که تفاوت چگالی کهکشان‌ها اطراف خوشه‌های میدانی و اعضای ابرساختارها قابل توجه است. احتمالاً این به این دلیل است که خوشه‌های میدانی خوشه‌های کمتری با جرم کمتر دارند، نه به دلیل چگالی پایین کهکشان‌ها.

تأثیرات ابرساختارها بر مشاهدات کیهانی

جرم عظیم این ابرساختارها تأثیر شگرفی بر تلاش ما برای مشاهده، اندازه‌گیری و درک جهان دارد. آن‌ها اثر خود را بر تابش زمینه کیهانی (CMB) باقی می‌گذارند؛ تابشی که از بیگ‌بنگ به‌جا مانده و یکی از مهم‌ترین شواهد پشتیبان آن است.

گرانش ابرساختارها بر CMB اثر می‌گذارد و بر اساس پدیده «اثر یکپارچه ساکس-ولف» (ISW)، نوساناتی در CMB ایجاد می‌کند. این نوسانات به‌عنوان آلودگی‌هایی در پس‌زمینه دیده می‌شوند که حذفشان دشوار است و فهم ما از CMB و در نتیجه بیگ‌بنگ را پیچیده می‌کنند.

همچنین ابرساختارها می‌توانند بر اندازه‌گیری ثابت هابل که سرعت انبساط جهان را توصیف می‌کند تأثیر بگذارند. کهکشان‌ها علاوه بر دور شدن به‌خاطر انبساط جهان، سرعت‌های محلی (سرعت‌های ویژه یا جریانات) نیز دارند.
این سرعت‌ها باید از سرعت انبساط جدا شوند تا بتوان انبساط را دقیقاً فهمید. جرم عظیم ابرساختارها بر این جریانات تأثیر می‌گذارد و اندازه‌گیری‌های ما از ثابت هابل را دچار اعوجاج می‌کند.

این ساختارهای بزرگ همچنین می‌توانند تصاویر آسمان را از طریق عدسی گرانشی بزرگ‌مقیاس تغییر داده و باعث خطا در اندازه‌گیری‌ها شوند.

رابطه با مدل استاندارد کیهان‌شناسی

از سوی دیگر، شبیه‌سازی‌های مدل استاندارد کیهان‌شناسی «لامبدا CDM» ساختارهایی شبیه به کیپو و چهار ابرساختار دیگر تولید می‌کنند. این مدل، توضیح می‌دهد که جهان چگونه شکل گرفته و ساختارهای بزرگ‌مقیاس چگونه شکل گرفته‌اند.

نویسندگان می‌نویسند:
«ما ابرساختارهایی با ویژگی‌های مشابه در شبیه‌سازی‌های مبتنی بر مدل لامبدا CDM یافته‌ایم.»

نتیجه‌گیری

واضح است که این ابرساختارها برای درک جهان حیاتی هستند. آن‌ها بخش بزرگی از ماده جهان را در خود جای داده‌اند و بر محیط اطراف خود تأثیرات بنیادی دارند.
برای فهم بهتر آن‌ها و تأثیرشان به تحقیقات بیشتری نیاز است.

نویسندگان در پایان می‌نویسند:
«تحقیقات آینده می‌تواند شامل مطالعه تأثیر این محیط‌ها بر جمعیت و تکامل کهکشان‌ها باشد.»
آن‌ها همچنین اضافه می‌کنند که این ابرساختارها پایدار نیستند و در آینده به چند واحد در حال فروپاشی تبدیل خواهند شد؛ یعنی حالت گذرایی دارند.
اما در حال حاضر، این‌ها موجودات فیزیکی ویژه‌ای با ویژگی‌های خاص و محیط‌های کیهانی منحصر به فرد هستند که شایسته توجه ویژه‌اند.