پرسشی که اخترشناسان در اواخر دهه 1990 به دنبال پاسخ آن بودند، کاملاً ساده به نظر میرسید: آیا نیروی گرانش در حال کند کردن انبساط جهان است؟ پاسخ رصدخانهها نه تنها این فرضیه کلاسیک را به چالش کشید، بلکه بنیانهای فیزیک مدرن را زیر سوال برد. جهان ساکن و در حال کاهش سرعت نبود؛ در مقابل، یک نیروی نامرئی و مرموز در حال هل دادن کهکشانها به سمت بیرون بود. کشفی که در سال 1998 اعلام شد، نامش را بر تاریخ علم ثبت کرد و معادلات کیهانشناسی را برای همیشه تغییر داد.
انرژی تاریک چیست؟
در دل این گشتوگذار علمی، اصطلاح انرژی تاریک سر برآورد. این انرژی فرضی، معمار اصلی پیکربندی بزرگمقیاس کیهان است. برخلاف مادهای که میشناسیم، انرژی تاریک به جای جمع شدن و تشکیل ساختارها، بر فضای خالی حاکم است و با ایجاد فشار منفی، باعث شتاب گرفتن انبساط کیهان میشود. طبق مدل استاندارد کیهانشناسی که با نام لاندا-سیدیام شناخته میشود، این انرژی عجیب حدود 68 درصد از کل جرم و انرژی جهان قابل مشاهده را در اختیار دارد. در مقابل، ماده تاریک 27 درصد و ماده معمولی که ستارهها و کهکشانها از آن ساخته شدهاند، تنها 5 درصد سهم دارند. پارادوکس جالب انرژی تاریک در چگالی بسیار پایین آن نهفته است و مقدار آن تقریباً معادل 7*10^-30 گرم بر سانتیمتر مکعب میباشد. اما همین پدیده به صورت یکنواخت در تمام زوایای فضا پخش شده و با انبساط کیهان، رقیق نمیشود.
ریشههای کیهانی از اینشتین تا هابل
ریشههای این مفهوم به صد سال پیش و معادلات آلبرت اینشتین بازمیگردد. اینشتین در معادلات نسبیت عام، جملهای به نام ثابت کیهانشناسی را وارد کرد تا بتواند جهانی ایستا و بیحرکت را مدلسازی کند. او تصور میکرد که فضای خالی دارای انرژیای پنهان است که میتواند نیروی گرانش را خنثی کند، اما وقتی ادوین هابل در سال 1929 انبساط جهان را اثبات کرد، اینشتین این ثابت را بزرگترین خطای عمرش خواند. تقریباً یک قرن باید میگذشت تا فیزیکدانان بفهمند آن «اشتباه» در واقع کلید رمزگشایی از سرنوشت نهایی کیهان است.
سال 1998؛ لحظهای که فیزیک متحول شد
مسیر اصلی به کشف نهایی، از رصد ابرنواخترهای نوع Ia گذشت. این اجرام آسمانی به دلیل نور درخشان و الگوی یکسانشان، به شمعهای استاندارد فاصلهسنجی کیهانی تبدیل شدهاند و نقش کلیدی در نجوم مدرن ایفا میکنند. دو تیم مستقل از ستارهشناسان در اوایل دهه 1990 شروع به اندازهگیری فاصله و سرعت دور شدن این اجرام درخشان کردند. آنچه منتظرشان بود، شواهدی از کندی حرکت بود، اما دادهها نشان داد که ابرنواخترهای دوردست، حتی با سرعت بیشتری نسبت به پیشبینیها از ما دور میشوند. این مشاهده مستقیم، پرده از واقعیتی برداشت که شتاب انبساط کیهان را تأیید میکرد و جایزه نوبل فیزیک سال 2011 را رقم زد.
فراز و فرودهای آیندهنگر
این کشف، مدل استاندارد کیهانشناسی را در وضعیت جدیدی قرار داد و معادلات فضا-زمان را با معمای انرژی تاریک پیوند زد. اگر این روند شتابگیر ادامه یابد، سرنوشت نهایی کیهان به شکلی فاجعهبار به نام «انجماد بزرگ» نزدیک میشود. در آن سناریو، کهکشانها از هم دور خواهند شد، ستارهها خاموش میشوند و جهان به سردی و تاریکی مطلق فرو خواهد رفت. امروز، تلسکوپهای نسل جدید و ماهوارههای پیشرفته در حال جمعآوری دادههای دقیقتری از این پدیده هستند تا شاید بالاخره نوع انرژی تاریک و نحوه اثرگذاری آن بر گرانش آشکار شود.
پرسش اصلی دیگر این نیست که آیا جهان منبسط میشود، بلکه این است که چرا و چگونه این نیروی پنهان بر معادلات گرانش غالب شده است. پیشرفتهای آتی در فیزیک ذرات و کیهانشناسی نوتریونها ممکن است روزی قطعه گمشده پازل را سر جای خود بگذارد و درکی عمیقتر از سرنوشت بلندمدت جهان به ما هدیه دهد.
