ناحیه پوچ عوا چیست و چگونه تشکیل شده است؟

امکان ندارد که به آسمان شب نگاه کنید و شیفته عظمت کیهانی که در آن زندگی می‌کنیم، نشوید. برای مثال، ستاره شباهنگ که پرنورترین ستاره آسمان است (البته به جز خورشید!) را درنظر بگیرید. این ستاره ۸.۶ سال نوری از ما فاصله دارد. ستاره قطبی در فاصله ۴۳۱ سال نوری است و کهکشان آندرومدا که نزدیکترین کهکشان همسایه است، چیزی حدود ۲.۶ میلیون سال از ما دورتر است. این ابعاد عظیم با اینکه عجیب به نظر می‌رسد، مقیاس بسیار کوچکی در کیهان محسوب می‌شود و فواصل همسایه‌های ما را نشان می‌دهد.

اما آیا چنین منظره‌ای در کیهان عادی است و در همه جا می‌توانیم چنین توزیعی از اجرام داشته باشیم؟ به هیچ وجه. برای مثال، ناحیه پوچ عوا (Boötes Void) را درنظر بگیرید، ناحیه‌ای از صورت فلکی عوا که از بقیه کیهان متفاوت‌تر به نظر می‌رسد.

نگاه جزئی به ناحیه پوچ عوا

ناحیه پوچ عوا چاله‌ای به قطر ۳۳۰ میلیون سال نوری، یعنی ۰.۲۷ درصد کل جهان قابل مشاهده است که می‌توان گفت تقریبا همه جای آن هیچ کهکشانی به وجود نیامده است. برای مقایسه این ابعاد باید گفت که قطر کهکشان راه شیری تنها صد هزار سال نوری است. حتی می‌توانیم کهکشان راه شیری و آندرومدا را در فاصله واقعی آن‌ها در این ناحیه به راحتی جا دهیم.

این ناحیه حدود ۷۰۰ میلیون سال نوری از ما فاصله دارد و از دید ما در زمین در صورت فلکی عوا یا گاوران وجود دارد. این ناحیه را «رابرت کرشنر» (Robert Kirshner) در مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین در سال ۱۹۸۱ میلادی کشف کرد.

تنها شش سال طول کشید تا منجمان بفهمند که این ناحیه چندان هم خالی نیست. در سال ۱۹۸۷ میلادی، کرشنر به همراه چند منجم دیگر نتایجی از یک مطالعه را منتشر کردند که نشان می‌داد هشت کهکشان در این ناحیه پوچ وجود دارد و سه سال پس از آن، منجم دیگری حضور سه کهکشان دیگر در این ناحیه را تایید کرد.

در سال ۱۹۸۹ میلادی، کرشنر برای بار دیگر ۱۵ کهکشان دیگر در این ناحیه پیدا کرد و به لیست قبلی اضافه کرد. اگر توزیع کهکشان‌ها در این ناحیه طبق قانون تعمیم پیش رفته بود، باید به ازای هر ۱۰ میلیون سال نوری یک کهکشان وجود داشته باشد، یعنی چیزی در حدود ۲ هزار کهکشان. اما در کل و تا سال ۱۹۹۷ میلادی، در مجموع ۶۰ کهکشان در این ناحیه کشف شد. 

ناحیه پوچ عوا یکی از بزرگترین نواحی پوچی است که منجمان تاکنون در کیهان دیده‌اند. این ناحیه به قدری بزرگ است که اگر کهکشان راه‌شیری در مرکز آن قرار داشت، انسان‌ها تا ۱۹۶۰ میلادی از وجود کهکشان‌های دیگر در کل کیهان باخبر نمی‌شدند.

این ناحیه پوچ نزدیکترین آن‌ها به ما نیست. نزدیکترین ناحیه پوچ به ما «ناحیه پوچ محلی» نام دارد که در فاصله ۷۵ میلیون سال نوری از ما است و در صورت فلکی قوس قرار دارد. قطر این ناحیه ۱۵۰ میلیون سال نوری است و تاکنون یک کهکشان در آن دیده شده است.

وجود چنین ناحیه خالی و پوچی در کیهان در نوع خود یک معماست و حتی تصور ما درباره گذشته کیهان را زیرسوال می‌برد. ما تاکنون به این نتیجه رسیده‌ایم که پس از بیگ بنگ، در اوایل شکل‌گیری کیهان و گسترش آن در همه جهات، الگوی کهکشان‌ها و نواحی پوچ از نوسانات بسیار کوچک کوانتومی در بافت فضا-زمان به وجود آمده‌اند.

نواحی پوچ چه قسمت‌های از کیهان هستند؟

نواحی پوچ فضاهای گسترده‌ای هستند که بین رشته‌های کهکشانی، بزرگترین مقیاس کیهان وجود دارند. در این نواحی به ندرت کهکشانی یافت می‌شود و یا هیچ کهکشانی وجود ندارد. نحوه تشکیل و تکامل این نواحی در کیهان بسیار متفاوت‌تر از تشکیل خود کیهان است.

جهان ما به طرز یکنواختی گسترش نیافته است. پس از بیگ بنگ، همه چیز متوازن و یکنواخت گسترش یافته بود. جاذبه همه چیز را با فواصل یکسان از هم نگه داشته بود و اجرام نمی‌توانستند به یکدیگر برخورد کنند تا اجرام بزرگتر را به وجود آورند.

کمی پس از ابتدای شکل‌گیری کیهان، متغیرهای چگالی با نوسانات کوانتومی تشدید شدند و در نهایت خوشه‌های کهکشانی و نواحی پوچ را به وجود آوردند. به عبارتی، با این نوسانات کوانتومی در بافت فضا-زمان، ماده را به وجود آورده‌اند. این موضوع زمانی جالب می‌شود که بدانید وقتی این نوسانات در اطراف نواحی چگال‌تر ایجاد شدند، ماده و در نهایت کهکشان‌ها را تشکیل دادند و زمانی که در بخش‌هایی با چگالی کمتر ایجاد شدند، چکالی آن نواحی را حتی کمتر کردند و نواحی پوچ یا voidها را به وجود آوردند.

با این حال، منجمان احتمال می‌دهند که با وجود عمر کیهان و نرخ گسترش بسیار بالای آن، زمان کافی وجود داشته تا کهکشان‌ها و نواحی پوچ تا ده‌ها میلیون سال گسترش پیدا کنند. اما ابعاد ناحیه پوچ عوا بسیار بزرگتر از چیزی است که قابل توجیه باشد.

آیا توضیحی برای ناحیه پوچ عوا وجود دارد؟

در حال حاضر، دو فرضیه برای توضیح این فضا وجود دارد. در حالت اول درنظر می‌گیریم که ناحیه پوچ عوا از برخورد دو ناحیه پوچ دیگر تشکیل شده است. ناحیه عوا به طور کلی هم پوچ نیست و کهکشان‌ها در آن به شکل آشوبناکی در کنار هم چیده شده‌اند. ممکن است این چینش باقی مانده‌ای از مرز بین این دو ناحیه پوچ، قبل از اینکه بهم برخورد کنند، باشد. این فرضیه با نتایجی که از مطالعات اخیر به دست آمده است نیز مطابقت دارد. 

اگرچه بعضی هم معتقدند که این ناحیه از فضا را تمدنی فرازمینی با تکنولوژی فوق پیشرفته‌اش پنهان کرده تا از دید دشمنانش دور بماند و یا فقط می‌خواهد از کل فضای اطرافش دور باشد. اما همه ما می‌دانیم که چنین احتمالی بسیار غیرمحتمل است و اگر تمدنی پیشرفته در جایی دیگر قصد پنهان شدن داشت، قطعا نمی‌توانستیم ۶۰ کهکشان را در امپراطوری فضایی آن‌ها رصد کنیم.

این احتمال هم وجود دارد که تصور کنونی ما از کیهان به قدری محدود است که نمی‌توانیم ناحیه پوچ عوا را با آن توجیه کنیم. منجمان دانشمندان می‌دانند که هر دو نظریه کوانتوم و گرانش در شکل‌گیری این فضا نقش داشتند، اما هنوز دانش ما از جهان اطرافمان به قدری محدود است که نمی‌توانیم این دو نظریه را در یک «نظریه همه چیز» ترکیب کنیم و وجود آن را توضیح دهیم. اما می‌توانیم امیدوار باشیم که اگر این نظریه در قالبی واحد و یکپارچه ارائه شود، تمام مسائل کنونی فیزیک حل شود.