آیا ما درون یک «حفرۀ کیهانی» زندگی می‌کنیم؟

فرادید| در اوایل دهه‌ی ۱۹۸۰، اخترشناسان هنگام بررسی توزیع کهکشان‌ها به کمک نقشه‌برداری‌های انتقال به سرخ (redshift survey)، متوجه شدند در بخش‌هایی از آسمان، کهکشان‌ها به‌طور غیرمعمولی غایب هستند. یکی از معروف‌ترین این مناطق، فضای خالی بوئتس (Boötes Void) بود که حدود ۳۳۰ میلیون سال نوری پهنا دارد. برای مقایسه، این اندازه تقریباً ۰٫۳۵ درصد قطر کل جهان قابل مشاهده است. هرچند به آن «فضای خالی» گفته می‌شود، اما همچنان کهکشان‌هایی درون آن وجود دارد؛ با این حال تعدادشان بسیار کمتر از حد انتظار است. در حالی که پیش‌بینی می‌شد حدود ۲۰۰۰ کهکشان در این محدوده باشد، تنها حدود ۶۰ کهکشان شناسایی شده است.

به گزارش فرادید؛ در سال ۲۰۱۵، پژوهشگران با بررسی «نقطه‌ی سرد» در تابش پس‌زمینه‌ی کیهانی بازمانده‌ی نور نخستین جهان پس از انفجار بزرگ، به وجود فضای خالی بسیار بزرگ‌تری پی بردند. این منطقه که با نام فضای خالی KBC یا حفره‌ی محلی (Local Hole) شناخته می‌شود، پهنه‌ای حدود ۱٫۸ میلیارد سال نوری را در بر می‌گیرد؛ یعنی چیزی در حدود ۱٫۹۱ درصد قطر جهان قابل مشاهده. نکته‌ی مهم‌تر این است که کهکشان راه شیری، یعنی خانه‌ی ما، درست درون این فضای خالی قرار دارد.

ویژگی‌های فضای خالی KBC

این فضا نیز مانند بوئتس به‌طور کامل خالی نیست، اما تراکم کهکشان‌ها در آن ۱۵ تا ۵۰ درصد کمتر از مناطق اطراف است. همین کاهش تراکم باعث شده دانشمندان احتمال دهند که این ویژگی بتواند بخشی از معمای بزرگ کیهان‌شناسی، یعنی اختلاف هابل (Hubble tension) را توضیح دهد.

اختلاف هابل به اختلاف در اندازه‌گیری سرعت گسترش جهان اشاره دارد. اگر به تابش CMB نگاه کنیم، نرخ انبساط جهان حدود ۶۷٫۴ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک به دست می‌آید. اما اگر همین اندازه‌گیری را با استفاده از اجرام نزدیک‌تر مانند ابرنواخترهای نوع ۱a یا ستاره‌های قیفاووسی انجام دهیم، عددی نزدیک به ۷۳ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک به دست می‌آید.

این اختلاف سال‌هاست ذهن دانشمندان را مشغول کرده است. یکی از توضیحات احتمالی آن، وجود همین فضای خالی بزرگ است. به گفته‌ی دکتر ایندرانیل بانیک از دانشگاه پورتسموث، اگر کهکشان ما نزدیک مرکز این فضای کم‌تراکم قرار داشته باشد، ماده‌ی اطراف توسط گرانش به سمت مناطق پرچگال‌تر کشیده می‌شود. این روند باعث می‌شود که فضاهای خالی با گذشت زمان تهی‌تر شوند و در نتیجه، کهکشان‌های درون آن با سرعت بیشتری از یکدیگر دور شوند. همین موضوع می‌تواند باعث شود که ما نرخ گسترش جهان را بزرگ‌تر از مقدار واقعی ببینیم.

پیامدهای احتمالی

اگر این توضیح درست باشد، اختلاف هابل نه نشانه‌ی شکست نظریه‌های بنیادی کیهان‌شناسی، بلکه نتیجه‌ی موقعیت ویژه‌ی ما در جهان است. البته هنوز نیاز به داده‌ها و بررسی‌های بیشتری وجود دارد تا مشخص شود تراکم کمتر این منطقه دقیقاً تا چه حد است و آیا واقعاً می‌تواند این اختلاف را توجیه کند یا نه.

در نهایت، کشف اینکه ما در دل یک فضای خالی عظیم به پهنای میلیاردها سال نوری زندگی می‌کنیم، می‌تواند نگاه ما به جهان را تغییر دهد. شاید لازم باشد از این تصور سنتی که «در مقیاس بزرگ، جهان همگن و یکنواخت است» دست برداریم و بپذیریم که خانه‌ی کیهانی ما چندان هم در یک محیط عادی و یکنواخت قرار ندارد.