هنگامی که منظومهٔ خورشیدی در میان جهان حرکت میکند، این حرکت اثر ظریفی ایجاد میکند؛ چیزی شبیه «باد روبهرو» که باعث میشود تعداد کهکشانهای دورتری که در جهت حرکت ما دیده میشوند کمی بیشتر از تعداد کهکشانهایی باشد که پشت سر ما قرار دارند. این اثر بسیار ضعیف است و برای آشکارسازی آن نیاز به اندازهگیریهای فوقالعاده حساس داریم.
لوکاس بومه، اخترفیزیکدان دانشگاه بیلهفلد آلمان، سرپرستی تیمی را بر عهده داشت که به تحلیل کهکشانهای رادیویی پرداختند؛ اجسامی بسیار دور که امواج رادیویی قوی از خود منتشر میکنند. برخلاف تلسکوپهای نوری که نورشان ممکن است در میان غبار و گاز میانستارهای مسدود شود، تلسکوپهای رادیویی میتوانند امواج بلندتر را حتی در میان موانع دریافت کنند. به همین دلیل، اخترشناسان میتوانند کهکشانهایی را که با ابزارهای نوری قابل مشاهده نیستند، به کمک این تلسکوپها شناسایی کنند.
(اعتبار: LOFAR / ASTRON)
این پژوهشگران دادههای سه شبکهٔ بزرگ تلسکوپ رادیویی را با هم ترکیب کردند: آرایهٔ فرکانس پایین اروپا (LOFAR) و دو رصدخانهٔ دیگر در نقاط مختلف جهان. این مجموعه دادهٔ بیسابقه به آنان امکان داد تا با دقتی استثنایی تعداد کهکشانهای رادیویی در سراسر آسمان را شمارش کنند. آنها همچنین روشی آماری جدید توسعه دادند تا این واقعیت را در نظر بگیرند که بسیاری از کهکشانهای رادیویی از چندین بخش تشکیل شدهاند. این بهبود باعث شد تخمینهای خطا افزایش یابد، اما نتایج بهدستآمده واقعبینانهتر باشند.
با وجود این برآوردهای محافظهکارانه، نتایج حیرتانگیز بودند. تحلیلها نشان دادند که توزیع کهکشانهای رادیویی نوعی «ناهمسانی» دارد؛ یعنی چیدمانی نامتقارن که از نظر آماری فراتر از سطح پنج سیگما است. در زبان علمی، این بدان معناست که احتمال اینکه این نتایج صرفاً ناشی از نویز یا خطای اندازهگیری باشند، تقریباً صفر است و بنابراین ما با اثری واقعی روبهرو هستیم.
شدت این عدم تقارن ۳.۷ برابر بیشتر از آن چیزی بود که مدل استاندارد کیهانشناسی پیشبینی میکند. این مدل، تکامل عالم از زمان مهبانگ را توضیح میدهد و فرض میکند که ماده در مقیاسهای بسیار بزرگ بهطور نسبتاً یکنواخت توزیع شده است. این اختلاف چشمگیر دو احتمال ناخوشایند را پیش میکشد:
- یا واقعاً منظومهٔ خورشیدی ما با سرعتی بسیار بیشتر از آنچه تاکنون تصور میکردیم در فضا حرکت میکند — سرعتی که با مدلهای فعلی سازگار نیست و ما را وادار میکند ساختار کلان کیهان را دوباره ارزیابی کنیم.
- یا توزیع کهکشانهای رادیویی در عالم بسیار نامنظمتر از آن چیزی است که اخترشناسان تاکنون فرض کردهاند.
هر دو فرضیه، اصول تثبیتشدهٔ کیهانشناسی را با چالش روبهرو میکنند.
پروفسور دومینیک شویارتس، یکی از نویسندگان این پژوهش از دانشگاه بیلهفلد، در اینباره میگوید:
«اگر منظومهٔ خورشیدی ما واقعاً با چنین سرعتی در حرکت باشد، باید فرضیات بنیادین ما دربارهٔ ساختار بزرگمقیاس کیهان بازنگری شود.»
یافتههای جدید همچنین با مشاهدات پیشین که از روشهای کاملاً متفاوت استفاده کرده بودند، همخوانی دارد. در گذشته، مطالعاتی که بر روی اختروشها (کوازارها) — هستههای فوقدرخشان کهکشانها که توسط سیاهچالههای ابرپرجرم تغذیه میشوند — تمرکز داشتند، همین اثر نامعمول را در دادههای فروسرخ رصد کرده بودند. این تأیید مستقل نشان میدهد که پدیدهٔ مشاهدهشده یک خطای اندازهگیری یا نقص در دادهها نیست، بلکه ویژگی واقعی عالم است.
این پژوهش نمونهای برجسته از آن است که چگونه پیشرفت در روشهای مشاهدهای میتواند درک ما از جهان را دگرگون کند. این نتایج نشان میدهند که هنوز بخشهای وسیعی از کیهان برای ما ناشناختهاند و مفروضات دیرینهٔ ما ممکن است نیازمند بازنگری باشند. افزون بر این، این یافتهها به ما یادآوری میکنند که جایگاه ما در عالم — حتی سرعتی که با آن در فضا حرکت میکنیم — میتواند پیچیدهتر از چیزی باشد که تاکنون تصور کردهایم.
به بیان دیگر، این تحقیق پرسشی مهم را مطرح میکند:
آیا واقعاً با سرعتی غیرمعمول در درون کهکشان و جهان حرکت میکنیم؟ یا اینکه کیهان در مقیاس بزرگ بسیار ناهمگونتر از آن است که تاکنون تصور میشد؟
هر دو پاسخ، پیامدهای عمیقی برای آیندهٔ کیهانشناسی دارند. اگر سرعت ما بسیار بیشتر باشد، باید مدلهای کنونی توزیع جرم، ساختار ماده تاریک، و حتی شکلگیری کهکشانها اصلاح شوند. و اگر علت عدم یکنواختی گستردهتر کیهان باشد، این امر ما را به سمت درک جدیدی از تکامل عالم و چیدمان ساختارهای کیهانی هدایت میکند.
در هر صورت، یافتههای اخیر نهتنها پرسشهای تازهای دربارهٔ جایگاه ما در جهان مطرح میکنند، بلکه قدرت ابزارهای نوین علمی را در آشکارسازی رازهای پنهان کیهان نیز برجسته میسازند. این پژوهش نوید میدهد که با دادههای گستردهتر و ابزارهای پیشرفتهتر، شاید در سالهای آینده بتوانیم تصویر دقیقتری از حرکت خود در کیهان و ساختار واقعی عالم به دست آوریم.