بزرگترین نقشه سه بعدی کیهان در حال تکان دادن به پایه هایش است

همکاری DESI برنده نمایشگاه علمی Gizmodo در سال 2026 است، زیرا درک ما از چگونگی شروع، تکامل و رشد جهان در آینده را به میزان قابل توجهی ارتقا داده است.

ماهیت انبساط جهان ما چیست و انرژی تاریک چگونه وارد عمل می شود؟

هرچه بیشتر جهان را ترسیم کنیم، به نظر می رسد کمتر از ماهیت واقعی انرژی تاریک مطمئن می شویم - نیرویی که گفته می شود انبساط جهان ما را هدایت می کند. در آوریل سال جاری، ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک - DESI - به طور رسمی اولین بررسی پنج ساله خود را به پایان رساند و بزرگترین نقشه سه بعدی با وضوح بالا از کیهان را تولید کرد. این نقشه بیش از 47 میلیون کهکشان و اختروش و 20 میلیون ستاره را در طول 11 میلیارد سال تاریخ کیهانی پوشش می دهد. این همچنین شش برابر بیشتر از مجموع همه اندازه‌گیری‌های قبلی داده است.

ویل پرسیوال، سخنگوی DESI و اخترفیزیکدان دانشگاه واترلو در کانادا، توضیح داد: «همانطور که به کهکشان‌ها دورتر و دورتر از خودمان نگاه می‌کنیم، به گذشته نگاه می‌کنیم—زمانی که طول می‌کشد تا نور از این کهکشان‌های دور به ما برسد». بنابراین [یک بررسی کهکشانی] می‌تواند تاریخ کیهان را بسازد؛ ما می‌توانیم برش‌هایی بسازیم که به ما نشان دهد جهان در سنین مختلف چگونه بوده است.»

در ماه‌ها تا سال‌های آینده، کیهان‌شناسان داده‌ها را جدا می‌کنند و مشاهداتی را بر اساس مدل‌های نظری انجام می‌دهند. آنها به طور خاص اعتبار ثابت کیهانی، لامبدا (Λ) را بررسی خواهند کرد، که ادعا می کند انبساط جهان در حال شتاب گرفتن است - یک ایده به طور گسترده پذیرفته شده که به طور غیرمنتظره ای توسط DESI به چالش کشیده شد.

در سال 1998، اخترشناسانی که در حال مطالعه ابرنواخترهای دوردست بودند، شواهدی یافتند که جهان با سرعتی فزاینده در حال انبساط است. اما زرادخانه متغیرها و معادلاتی که دانشمندان در آن زمان داشتند برای اثبات آن کافی نبود. پرسیوال توضیح داد که اگر جهان فقط مقداری ماده منظم و نیروی گرانشی داشت، تکامل آن با سرعت انبساط ماده و تأثیر گرانش که آن را به هم می‌کشد تعیین می‌شد.

او افزود: «برای به دست آوردن این شتاب انبساط، به چیز دیگری نیاز دارید که در جهان وجود داشته باشد، خواه یک نیرو باشد یا یک میدان اسکالر جدید». ما این انرژی تاریک را نامیده ایم. اما نام بردن چیزی به ما نمی گوید که چیست.»

DESI را وارد کنید. با داشتن اطلاعاتی در مورد میلیون‌ها و میلیون‌ها کهکشان، اخترشناسان می‌توانند انواع آزمایش‌های کیهان‌شناسی را با استفاده از مجموعه داده‌ها انجام دهند، که هم‌کاری DESI پس از انجام برخی آزمایش‌های داخلی به صورت عمومی منتشر می‌کند. این تحقیقی نیست که یک شبه اتفاق بیفتد. به هر حال، سؤالات اینجا به تولد جهان، چگونگی رشد آن و شاید مهمتر از همه، چگونگی پایان آن می پردازد.

DESI اولین ابزاری نیست که وظیفه بررسی انرژی تاریک را بر عهده دارد. در واقع، اعضای DESI، از جمله Percival و Klaus Honscheid، دانشمند ابزار همکاری، تجربه کافی در کار با پروژه‌های مشابه، از جمله پیشینیان DESI دارند. اما مطمئنا نشان‌دهنده نبوغ دانشمندان است - هم در نحوه راه‌اندازی پروژه و هم در آنچه که در مدت زمان کوتاهی به انجام رسیده است.

DESI در بالای تلسکوپ 4 متری Mayall در رصدخانه ملی کیت پیک در آریزونا نصب شده است. Mayall در سال 1973 به فضا پرتاب شد، و با توجه به اندازه های روزافزون تلسکوپ ها (آینه ورا روبین 8.4 متر عرض دارد)، ممکن است چندان چشمگیر به نظر نرسد. خرد قدیمی فیزیک نیز وجود دارد که ادعا می کند بزرگتر بهتر است. هونشید، فیزیکدان دانشگاه ایالتی اوهایو، گفت، اما این تلسکوپ، که جامعه «از [از] آن حرکت کرده بود»، برای مأموریت DESI کاملا مناسب بود.

هونشید توضیح داد: روشی که ما این کار را انجام می دهیم این است که ما 5000 ربات کوچک داریم – نه ربات های موجود در داستان های علمی تخیلی، بلکه این اجسام به اندازه مداد که می توانند از راه دور کنترل شوند و فیبرهای نوری در نوک آن قرار دارند. شما از تصویربرداری می‌دانید که یک کهکشان کجاست، و سپس نوک فیبر را دقیقا به آن مکان می‌برید؛ این کار را با تمام 5000 تای آنها انجام می‌دهید و سپس به نوردهی بعدی می‌روید.»

این سطح از دقت به همین دلیل است که به نوعی DESI در کار خود بسیار خوب است. حتی قبل از پایان بررسی در ماه آوریل، امواج شوک در سراسر کیهان شناسی ایجاد کرد. معروف‌تر از همه، تجزیه و تحلیل داده‌های سه سال اول آن کاملا با مدل استاندارد کیهان‌شناسی مطابقت نداشت. به عبارت دیگر، ممکن است چیزی عمیقا با درک ما از ثابت کیهانی اشتباه باشد. اگر درست باشد، پیامدهای کیهان‌شناسی چیزی جز فاجعه‌بار و انقلابی نخواهد بود.

بزرگترین نقشه سه بعدی کیهان سوخت جدی به بحران کیهان شناسی می افزاید

پرسیوال به یاد می آورد: "من فکر می کنم همه انتظار داشتند که داده های ما با این مدل مطابقت داشته باشد." بنابراین وقتی برای اولین بار داده ها را تجزیه و تحلیل کردیم و متوجه شدیم که با مدل [استاندارد] مطابقت دارد، شگفت انگیز بود، که خوب بود، اما متوجه شدیم که به پارامترهایی نیاز دارد که بسیار متفاوت از آن چیزی است که ما انتظارش را داشتیم.»

به گفته هونشید، این یافته خاص کمی کمتر از استاندارد اعلام یک کشف آماری مهم است. او گفت: «اما این بسیار فریبنده است. "این یک اشاره عالی است."

پرسیوال و هونشاید واقعا احساس نمی کنند که چیزی به پایان رسیده است. این ساز همچنان از نظر فنی کار می کند (روز قبل از چت خود با Gizmodo، Honscheid به دلیل مشکل رطوبت در تماس اضطراری بود). در حال حاضر، برنامه این است که DESI آسمان شب را تا حدود سال 2028 مطالعه کند. قطعا ارتقاءهایی وجود خواهد داشت، اما هدف اصلی در حال حاضر حفظ قابلیت های درجه یک آن است.

در سمت تحقیق، دانشمندان در واقع با مجموعه داده‌های سه سال اول عملیات DESI کار نکرده‌اند - صرفا به این دلیل که چیزهای زیادی برای مطالعه وجود دارد. تا حدودی به همین دلیل است که DESI برای باز کردن مشاهدات خود به روی جامعه، انتشار داده های مبهم را انتخاب کرد. از این گذشته، سؤالات ستاره شناسان به اندازه ستارگان جهان فراوان است. پرسیوال توضیح داد که گفته می شود، تخلیه اطلاعات پنج ساله هنوز در حال آماده سازی است. او افزود که همیشه برنامه‌نویسی، ریاضیات و علوم زیادی وجود دارد تا «محکم‌ترین راه» را برای مردم برای کشف علایقشان پیدا کنند.

پرسیوال گفت: "ما تمایل داریم فقط بگوییم، "خوب، در اینجا نحوه تجزیه و تحلیل یک نظرسنجی قبلی است." ما این کار را با داده های جدید انجام خواهیم داد." اما از برخی جهات، مشکلاتی که ما با آن روبرو هستیم یکسان است، اما از آنجایی که اکنون داده های زیادی داریم، چیزهایی که 10، 15 سال پیش زیر فرش رفتیم، اکنون باید نگران آن باشیم، زیرا نوارهای خطای ما به اندازه ای کوچک هستند که اکنون مهم شده اند.

پرسیوال گفت: «این مشکل انرژی تاریک به اندازه‌ای جالب، هیجان‌انگیز و بزرگ است که [بشریت] تعداد زیادی آزمایش بسیار متفاوت را برای بررسی واقعی آن گرد هم آورده است. هرچه آزمایش‌های بیشتری داشته باشید، روش‌های متفاوت‌تری برای اندازه‌گیری انبساط شتاب‌دار دارید—بیشتر می‌توانید هر نتیجه‌ای را که می‌آید باور کنید. اقلیدس وجود دارد که به اولین نمونه داده‌هایش می‌رسد. رومن وجود دارد که قرار است اواخر این ماه پرتاب شود... مطمئنا، انسان‌ها همیشه می‌خواستند جایگاه خود را در جهان بدانند.»

از سال 2026، DESI گزارش می دهد که این آزمایش "بیش از 1000 محقق، از جمله 350 دانشجوی دکترا، 200 فوق دکترا، و 150 دانشجوی کارشناسی، از بیش از 70 موسسه" در سراسر جهان را گرد هم می آورد. این همکاری توسط آزمایشگاه ملی لارنس برکلی وزارت انرژی ایالات متحده مدیریت می شود. لیست کامل اعضای تیم DESI را می توانید در اینجا بیابید.

برای دیدن همه برندگان نمایشگاه علمی Gizmodo 2026 اینجا را کلیک کنید.