در کیهان‌شناسی، نوسانِ آکوستیکِ باریونی (BAO) به افت‌وخیزهای دوره‌ای منظم در چگالی ماده‌ی باریونیِ مشاهده پإیر گفته می‌شود. BAO که با بررسی ساختارِ بزرگ‌مقیاسِ ماده، قابل اندازه‌گیری است، به عنوان خط‌کشِ استانداردِ کیهان‌شناختی استفاده می‌شود. اندازه‌گیری‌های BAO با حدگذاری روی پارامترهای کیهان‌شناختی، به درک ماهیت انرژي تاریک کمک می‌کند.

خوشه‌ای شدن کهکشان‌ها، امواجی ضعیف با طولِ موجِ مشخصه ای حدود 450 میلیون سال نوری را به وجود می‌آورند. این حرکت موجی، که مقیاسِ نوسانِ آکوستیکِ باریونی¹ (BAO) نامیده می‌شود، نوعی خط‌کش در اختیار کیهان‌شناسان می‌گذارد که با آن تاریخِ انبساطِ عالم را از نظر چه‌گونگیِ تغییراتِ اندازه‌ی ظاهری‌اش با زمان، ردگیری می‌کنند. گروهی از پژوهش‌گران، راهی نو برای تخمینِ خط‌کشِ BAO یافته‌اند که بستگی کم‌تری به مدل‌های گذشته‌ی دور دارد و بیش‌تر به مشاهده‌های نسبتاً موضعی عالم، وابسته‌ است.

برای اندازه‌گیریِ انبساطِ کیهانی، پژوهش‌گران از شیءهای استانداردی استفاده می‌کنند که اندازه یا درخشندگیِ ظاهری‌شان، می‌تواند فاصله‌ی‌شان را از ما آشکار کند. برای مثال، ابرنواخترهای معینی، شمع‌های استاندارد کیهانی‌اند که اندازه‌گیریِ درخشندگی‌شان، اولین نشانه‌ی شتاب‌دار بودنِ انبساطِ عالم بود. به منظور اثبات این شتاب، دانش‌مندان به استانداردهای دیگری، از جمله خط‌کش BAO، روی آورده‌اند.

ویژگیِ BAO، به عنوان محصولِ جانبیِ موج‌هایی صوتی که در پلاسمایِ داغِ عالمِ اولیه حرکت می‌کردند، در نظر گرفته می‌شود. ولی کیهان‌شناسان برای به‌دست‌آوردن اندازه‌یِ تخمینیِ مقیاسِ BAO، باید به مدل‌هایی از پلاسما که بر پایه‌ی اندازه‌گیری‌های تابش ریزموج زمینه‌ی کیهانی هستند، اتکا کنند. آلان هیوِنز² از کالج سلطنتی لندن³ و هم‌کارانش، راهی تجربی‌ برای یافتن طولِ خط‌کشِ BAO مطرح کرده‌اند. آنان داده‌های ابرنواختر و داده‌های کهکشان را برای تعیینِ آهنگِ انبساط در گذشته‌ی نسبتاً اخیر، ترکیب می‌کنند. از این راه، آنان مقیاسِ BAO را 466 میلیون سالِ نوری به دست می‌آورند، که با تعیین‌های قبلی هم‌خوانی دارد. مزیت این راه جدید استخراجِ اطلاعات، این است که عددی می‌دهد که هر مدلِ کیهان‌شناختیِ جایگزین (مثلاً بدون انرژی تاریک، یا با گونه‌های نوترینوی بیش‌تر) می‌تواند عدد را بازتولید کند.

¹ baryon acoustic oscillation (BAO)

² Alan Heavens

³ Imperial College London, UK

منبع:

Synopsis: Cosmic Ruler Measured More Directly

مرجع:

Standard Rulers, Candles, and Clocks from the Low-Redshift Universe

Alan Heavens, Raul Jimenez, and Licia Verde

Phys. Rev. Lett. 113, 241302 (2014)

Published December 11, 2014