مقدمه
علی رغم توانایی در کشف و تحلیل مواردی شگرف ، مانند
سیاهچاله‌ها ،
ستاره‌های نوترونی و
کوآزارها ، اخترشناسان هنوز موفق به حل یکی از بنیادی‌ترین رازهای جهان فیزیکی یعنی اینکه جهان چه شکلی است نشده‌اند. آسمانها از طریق
دورنگری (تلسکوپی) نیرومند و جدید ، درست همانگونه که مردمان عهد باستان پنداشته‌اند به نظر دو بعدی می‌آیند. اما تا کنون هیچ کس با اطمینان نگفته است که آیا بی شمار کهکشان دارای نظمی معنی دار هستند یا خیر؟
در جستجوی کشف ساختار جهان
دانشمندان
فیزیک نجومی به شدت در رقابت با یکدیگرند تا کشف نمایند که چگونه جهان فیزیکی ساختار کنونی خود رسیده است. در حالی که هیچ یک از آنان نمی‌توانند فرضیه‌های خود را به مرحله آزمایش گذارند تا زمانی که ندانند این ساختار چیست. هم اکنون
دانش کیهانشناسی به سرعت در پی کشف نایافته‌هاست که در این زمینه شایسته است از دو پژوهشگر مرکز هاروارد اسمتینیس جهت بررسیهای ستاره‌ها در کمبریج ماساچوست یاد کرد.
از سال 1366 مارگارت-گلروجان-هاچرا با ظرافت و مهارتی هر چه تمامتر طراحی نقشه‌ای سه بعدی از کیهان را آغاز کردند که موقعیت هزاران کهکشان را مشخص می‌نمود. پس از طی 4 سال این دو پژوهشگر آخرین نقشه خود را در رابطه با بخش کوچکی از عالم مرئی در مجله علوم ارائه نمودند. در حالی که کوشش جهت یافته‌های بیشتر همچنان ادامه دارد. کیهان جدای از اینکه مجموعه‌ای است از کهکشانها که بطور منظم در فضا پراکنده شده‌اند، همانگونه که مدتهاست چنین گمان می‌شود، به نظر می‌رسد که در حبابهای بزرگی که هر یک به پهنای حدود 150 میلیون سال نوری بزرگ می‌باشند قرار دارد.
محیط این حبابها از کهکشانها فرا گرفته‌اند و میانه آنها به نظر تنه می‌آید. شگفت انگیزترین مورد که گلروهاچرا آن را
دیوار بزرگ نامیده‌اند صفحه‌ای از کهکشانها است که حداقل 200 میلیون سال نوری پهنا ، 500 میلیون سال نوری درازا و 15 میلیون سال نوری ضخامت دارد و به نظر ساختاری واحد و یکسان می‌آید، در حالی که دانشمندان می‌گویند که ممکن است این صفحه را دیوارهایی از حبابهای به هم چسبیده تشکیل داده باشند. گلر می‌گوید که ما به درستی نمی‌دانیم که این صفحه چه میزان بزرگ است، چرا که از حوزه کاوش ما نیز وسیعتر می‌باشد.
انتقال به سرخ
بررسی مرکز فیزیک ستاره‌ها در کمبریج ماساچوست نخستین گام در فهم خلأهای تاریک و توده‌های کهکشانی نیست، بلکه به میزان شایان توجهی جامعتر از دیگر موارد است. هاچرا می‌گوید دلیل اینکه هیچ کس تا کنون چنین پژوهشهی را انجام نداده است، زمان بسیار زیادی است که تهیه نقشه کهکشانها نیاز دارد. بررسی گلروهاچا در کشف 4000 کهکشان زمانی حدود 1000 ساعت کار با دورنگر (تلسکوپ) را در برداشته است.
هاچرا که مشاهده‌های درونگری را برای گوه هاروارد اسمیتسنین انجام می‌داد از وسیله‌ای به نام
طیف نگار استفاده کرد تا نور هر یک از کهکشانها را به رنگهای تشکیل دهنده‌اش تجزیه سازد. در این طیف نگار او توانست خطوطی را که نمایانگر عناصری گوناگون در داخل و یا اطراف ستاره‌های کهکشانی بودند مشاهده کند. این خطوط با توجه به سرعت حرکت کهکشانها و میزان فاصله آنها به نظر می‌رسند که به سمت رنگ سرخ واقع در انتهای طیف انتقال می‌یابند. از طریق اندازه گیری دقیق میزان
جابجایی بسوی رنگ سرخ ، هاچرااوگلر موقعیت نسبی کهکشانها را محاسبه نمودند. در حال حاضر نتایج حاصل از این محاسبات دقیق برای فرضیه پردازان مسأله‌ای شایان بررسی است.
نظریات دیگران (ریسمانهای کیهانی و ماده تاریک)
جرمیا اوستریکر رئیس بخش فیزیک ستاره‌های دانشگاه پرینستون می‌گوید که هیچ فرضیه‌ای وجود ندارد که ضمن بارگیری فیزیک ستاره‌ها بتواند این ساختارها را بدون اینکه ایجاد ناهماهنگی دیگری کند توضیح دهد. اوستریکو خود با مواردی کاملا غیر رسمی یعنی بررسی پدیده‌های فرضی به نام
ریسمانهای کیهانی همکاری داشته است. این ریسمانها می‌توانند شکافهایی انفجاری حاوی انرژی را تولید کنند که به نوبه خود حبابها را بوجود می‌آورند. نظریه دیگری به نام فرضیه
ماده تاریک و سرد از پشتیبانی بیشتری به فرضیه ریسمانهای کیهانی برخوردار است.
این فرضیه یک صورت کشف نشده از ذره زیر اتمی مرموزی را فرض می‌کند که به جهان رسوخ می‌نماید. وجود این ماده اسرار آمیز یعنی ماده تارک می‌تواند نشان دهد که چرا کهکشانها که شامل
کهکشان راه شیری نیز می‌شوند با توجه به محاسبه نیروی جاذبه به نظر می‌رسند که حدود 10 برابر بیشتر از اینکه ستاره‌های مرئی حاوی گاز و غبار باشند، آنها حاوی ماده نامرئی هستند. وجود ماده تاریک راهی برای برطرف کردن نقاط مبهم بعضی از فرضیه‌هایی که فیزیکدانان با محاسبات فکری بوجود آورده‌اند تا ساختار بنیادی ماده و انرژی را تعیین کنند، می‌تواند باشد.
برخی از دانشمندان در یک حالت خاص ادعا دارند که ماده تاریک و سرد موجب می‌شود تا کهکشانها به شکل حبابهای معینی در آیند. دوره تشکیل این حبابها بطور فرضی از 10 تا 20 میلیون سال پیش بوده است، یعنی آن زمان که جهان "
مه بانگ" خویش را آغاز کرد و انرژی آزاد شده از این انفجار در ماده متراکم گردید. از آن لحظه به بعد ماده نامرئی به نوبه خود احتمالا فرصت این را داشته است تا در ساختارهای بسیار بزرگ قرار گیرد. در حالی که ماده سرد و تاریک در آغاز می‌توانسته است متراکم شده و سپس با نیروی جاذبه‌اش ماده مرئی را به سمت حبابها و کهکشانها کشیده باشد. عملیات رایانه ای و شگرف دانشگاه پرینستون در مورد کیهانی که توسط ماده سرد و تاریک احاطه شده است، به طرز قابل ملاحظه‌ای حقیقی به نظر می‌رسند.
موارد متناقض
با وجود این اخیرا یک کشف نجومی این فرضیه را زیر سؤال برده است و دانشمندان کلتک ، پرینستون و مؤسسه عالی در بررسیها ، توانسته‌اند دورترین کوآزار را رصد کنند. این کوآزار به شکل ستاره‌ای روشن است که میلیونها سال با زمین فاصله دارد و عمرش به زمانی می رسد که جهان 7 درصد از سن کنونی خود را داشته است. بیان اینکه چگونه یک کوآراز حتی تحت نفوذ ماده سرد و تاریک می‌توانسته است مدتها پیش تشکیل شده باشد کاری دشوار است.
یکی دیگر از شگفتیهای حاصل از "انفجار بزرگ" این حقیقت است که
تابش ضعیف که موجها (میکروویو) کاملا یک شکل می‌باشند. ولی با وجود حبابهای بزرگ در عالم ضرورت غیر یکنواختی هر چه بیشتر که موجها را نشان می‌دهد. شاید بتوان از ماهواره اکتشافی کیهانی جدید اطلاعات بیشتری بدست آورد. این ماهواره ها که به گونه‌ای طراحی گردید تا در حرکت مداری خود به دور زمین شدت تابش را اندازه گیری کند.
با این حال بررسیهای مرکز فیزیک ستاره‌ها ، به کار خویش ادامه می‌دهد و کوشش در زمینه یافتن نقشه‌های دیگر از موقعیت کهکشانها ادامه دارد. گلر می‌گوید که وسعت دامنه پژوهشهای آنان در مقایسه با جهان نامرئی ، هم چون رودخانه کوچکی نسبت به سطح کره زمین است.
چشم انداز بحث
حبابها و دیوارها می‌توانند پدیده‌های جدا باشند. اما گلر می‌گوید که هر پژوهشی که تا کنون انجام شده است حاوی ساختارهایی است به بزرگی خود پژوهش. اگر این کاوش ادامه یابد هنوز موارد بزرگتری وجود دارد که یافته شود. مواردی که در نوع خود می‌تواند دردسرهای فراوانی را برای فرضیه پردازان به دنبال داشته باشد. اوستریکو می‌گوید که این پژوهشها به گونه‌ای کاملا دقیق تمامی ذهنیت ما در مود چگونگی توسعه ساختار در جهان را به معرض آزمایش می‌گذارند. به همین دلیل مهمترین بررسیهایی هستند که امروزه در فیزیک ستاره فوق کهکشانی صورت می‌پذیرد. حوزه‌ای که پرداختن به آن بسیار مهیج و با شکوه است.
مباحث مرتبط با عنوان
