جهان از زمان وقوع – توده ای کوچک با انرژی فوق العاده عظیم که از آغاز کیهان تا به امروز در حال منبسط شدن است – تا به امروز، حدود ۱۴ میلیارد سال، سن دارد. امروز، فضا با صدها میلیارد کهکشان از جمله منظومه شمسی -که بخش کوچکی از کهکشان راه شیری است- پر شده است. اما، دقیقاً چه چیزی سبب توسعه ی کیهان از دوران نوزادی تا زمان حالش، شده است؟ و در آینده چه رخ خواهد داد؟
انبوه توده ها و رشته های ماده تاریک (مناطق سیاه) به عنوان داربستی برای تشکیل ساختارهای کیهانی به وجود آمده از ماده معمولی (نواحی درخشان) –از جمله ستارگان، کهکشان ها و خوشه های کهکشانی- مشاهده می شود. تیم “وکسلر” در موسسه اخترفیزیک و کیهان شناسی کاولی ِ(KIPAC) دانشگاه استنفورد و آزمایشگاه شتاب دهنده ملی ذرات دانشکده انرژی- اسلاک(SLAC)، با ترکیب داده های آزمایشگاهی و تئوری در برنامه شبیه سازی کامپیوتری عمیقاً به کاوش در تاریخ کیهانی و ردیابی چگونگی به هم پیوستن ذرات ماده به یکدیگر برای تشکیل ساختارهای بزرگ در جهان در حال انبساط پرداختند. وکسلر -استاد فیزیک و اخترفیزیکدان گفت: «اغلب محاسبات ِ ما در موسسه کیهان شناسی کاولیِ انجام شد و این محاسبات نمودی مهم از همکاری بین اسلاک و استنفورد می باشد.»
سفر ِ شبیه سازی شده ی “وکسلر” از طریق فضا-زمان با استفاده از داده های آزمایشگاهی متنوعی از جمله مشاهدات ِ موسسه انرژی تاریک (DES) -که به تازگی مجموعه ی جدیدی از کهکشان های همدم فوق العاده کم نورِ کهکشان راه شیری که غنی از ماده تاریک هستند، کشف کرده اند- انجام شده است. کشش گرانشی از این ماده نامرئی بر روی ماده معمولی (ماده مرئی و قابل رویت) تاثیر می گذارد و نقش مهمی در تشکیل و رشد کهکشان ها بازی می کند.
انرژی تاریک عامل کلیدی دیگری در شکل دادن جهان است: انرژی تاریک جهان را همانند یک بادکنک با روند همیشگی رو به رشد متورم میکند، ولی محققان درباره ی علت به وجود آوردنده ی این انبساط چیز زیادی نمی دانند. دو پروژه آینده به وکسلر و دیگر پژوهشگران سرنخ های جدیدی درباره ی این انرژی مرموز خواهد داد. دستگاه طیف سنجی انرژی تاریک(DESI) -که با همکاری علمی وکسلر هدایت می شود- در سال ۲۰۱۸ برای تبدیل تصاویر دو بعدی از بررسی هایی مثل DES به نقشه ی سه بعدی از کیهان، آغاز به کار خواهد کرد. تلسکوپ بزرگ پیمایشی سینوپتیکی(LSST) که دارای چشم دیجیتال بسیار حساس ۳۲۰۰ مگاپیکسلی است و در اسلاک مونتاژ شده، طی چند سال آینده به منظور کشف عمیق تر فضا در مقایسه با هر تلسکوپ دیگری، شروع به کار خواهد کرد.
وکسلر می گوید: «نگاه به کهکشانهای دور، جستجو در گذشته است و به ما اجازه می دهد تا چگونگی رشد و توزیع کهکشانهایی که توسط انرژی تاریک در مراحل مختلف زمانی تحت تاثیر قرار گرفته اند را اندازه گیری کنیم». او همچنین اضافه کرد: «در طی ده سال گذشته، ما پیشرفت های زیادی در تصحیح و بهبود مدل کیهانی داشته ایم که بسیاری از ویژگیهای جهان امروز را به خوبی توصیف می کند. با اینحال، اگر داده های آینده مدل امروزی را رد کنند، ما باید به طور کامل دیدمان را از جهان تغییر دهیم».
مدل کنونی نشان می دهد که جهان تا ابد محکوم به انبساط و گسترش است و هر چه بیشتر و بیشتر در حال تاریک شدن، سرعت گرفتن و دور شدن کهکشانها از یکدیگر، میباشد. اما آیا سرعت این شتاب ثابت است یا بسته به فضا-زمان تغییر میکند؟ و آیا امکان رد شدن نظریه گرانشی در مقیاسهای بزرگ وجود دارد؟ داده های بیشتر به پژوهشگران در یافتن ِ پاسخ این پرسشهای اساسی کمک خواهد کرد.
