انرژی تاریک، نیرویی مرموز است که شتاب انبساط کیهان را هدایت می‌کند و دانشمندان تنها به نامی برای آن دست یافته‌اند؛ اما هنوز به عمق ماهیتش پی نبرده‌اند. با این حال، سه دهه پس از کشف آن، ستاره‌شناسان امیدوارند که تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا بتواند به این معما پاسخ دهد و تحول شگرفی در علم نجوم و کیهان‌شناسی ایجاد نماید.

چالش‌های درک انرژی تاریک

نشانه‌های وجود انرژی تاریک در سال ۱۹۹۸ زمانی شناسایی شد که ستاره‌شناسان با بررسی حرکت و فاصله کهکشان‌های دور دست، متوجه شدند که جهان فقط در حال گسترش نیست، بلکه سرعت این انبساط به تدریج افزایش می‌یابد. این یافته انقلابی بود، چرا که هیچ‌کس انتظار چنین پدیده‌ای را نداشت؛ با این وجود، آزمایش‌های متعدد بارها به تأیید وجود انرژی تاریک پرداخته‌اند. کیهان‌شناسان در نهایت انرژی تاریک را به‌همراه ماده‌ تاریک سرد که تصور می‌شد جرم بیشتری نسبت به ماده معمولی دارد، به عنوان اجزای کلیدی کیهان در نظر گرفتند.

سالیان متوالی، انرژی تاریک در مطالعات اولیه ساختارهای کلان کیهانی به‌عنوان معادل ثابت کیهان‌شناسی (Lambda) در نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین در نظر گرفته می‌شد. این مدل، موسوم به مدل استاندارد کیهان‌شناسی یا Lambda-CDM، به دنبال تقلیل جهان به یک راهنمای بنیادی است که با دقت آنچه ستاره‌شناسان قادر به مشاهده‌اش هستند را بازسازی نماید. با این وجود، این مدل کمال ندارد و با چالش‌های پایداری همراه است، مانند تنش هابل (Hubble Tension) که در آن نرخ انبساط کیهان در محاسبات برای جهان نزدیک با جهان دور دست به طرز رازآلودی متفاوت جلوه می‌کند.

علاوه بر این، مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب نیز حاکی از آن است که سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم و مولکول‌های آلی پیچیده بسیار زودتر از آنچه دانشمندان انتظار داشتند در تاریخ کیهان به وجود آمده‌اند. آخرین چالش هم به بررسی انرژی تاریک (DES) و ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک (DESI) بازمی‌گردد که نشان می‌دهند انرژی تاریک ممکن است در گذر زمان تغییر کند. این ناهنجاری‌ها باعث گردیده‌ تا کیهان‌شناسان به اعتبار مدل استاندارد خود شک و تردید داشته باشند.

تلسکوپ فضایی رومن: راهی برای حل معما

تلسکوپ فضایی رومن که مفهومی آن به چند سال پس از یافتن انرژی تاریک بازمی‌گردد، حجم بالایی از داده‌ها را برای تقریباً همه حوزه‌های ستاره‌شناسی تولید خواهد کرد، اما مطالعه انرژی تاریک همچنان در کانون توجهات آن قرار دارد.

این تلسکوپ برای شناسایی انرژی تاریک، به سه روش متفاوت متوسل می‌شود تا اثرات آن بر جهان را با دقت بیشتری تعریف کند و بررسی کند که آیا در طول زمان تغییر کرده است یا خیر:

  1. بررسی ابرنواخترها: رومن آسمان را برای شناسایی نوع خاصی از ابرنواخترها که بسیار قابل پیش‌بینی هستند، بررسی می‌کند. این ابرنواخترها به منزله نشانگری برای محاسبه فاصله کهکشان میزبان و سرعت دور شدن آن از ما عمل می‌کنند. این همان تکنیکی است که برای نخستین بار در دهه ۱۹۹۰ وجود انرژی تاریک را نمایان ساخت.
  2. نقشه‌برداری کهکشان‌ها: این تلسکوپ با نقشه‌برداری از گروه‌های متعددی از کهکشان‌ها، حباب‌های گسترده و کم نوری را شناسایی می‌کند که نشان‌دهنده امواج صوتی به‌جا مانده از انبساط و سرد شدن پلاسمای اولیه جهان هستند. ابعاد این حباب‌ها به اندازه و رشد جهان ابتدایی متناسب است و ابزاری قوی برای مطالعه تغییرات کیهانی در طول زمان فراهم می‌آورد.
  3. میکرولنزینگ (Microlensing): این تکنیک با متمرکز کردن نور ستارگان پس‌زمینه، توده‌های ماده تاریک را آشکار می‌کند و به دانشمندان در تکمیل درک ناقصشان از توزیع ماده در کیهان کمک می‌کند.

تلسکوپ فضایی رومن به دو پروژه مهم دیگر می‌پیوندد: تلسکوپ فضایی اقلیدس (Euclid) آژانس فضایی اروپا که در سال ۲۰۲۳ به فضا پرتاب شد و رصدخانه ورا سی. روبین بنیاد ملی علوم ایالات متحده در شیلی که سال گذشته عملیاتی گردید. این سه ابزار در حال نظارت بر آسمان هستند و انبوه داده‌های آن‌ها به تحلیل‌های عمیقی منجر خواهد شد که به دنبال اثرات انرژی تاریک خواهند بود. کاتارینا مارکوویچ، کیهان‌شناس JPL می‌گوید: اگر رومن و اقلیدس به یک نتیجه مشترک برسند، این موضوع نشانه‌ای بسیار قوی خواهد بود که ما در مسیر درستی حرکت می‌کنیم. هرچند هیچ تضمینی وجود ندارد که این سه پروژه بتوانند به‌طور کامل راز انرژی تاریک را فاش کنند، اما به سوال ضروری تغییر این پدیده در خلال زمان کیهانی پاسخ خواهند داد.

تلسکوپ فضایی