نگاهی به درون حفره‌های کهکشانی

هم‌گرایی گرانشی پدیده‌ای است که به علت خم شدن نور در عبور از نواحی پر جرم اتفاق می‌افتد. داده‌های اخیر نشان دادند که نواحی با جرم بسیار کم (مانند حفره‌های درون کهکشانی) هم می‌توانند سهم مهمی در هم‌گرایی نور داشته باشند.

جرم درون خوشه‌ی کهکشان‌ها باعث پیچش فضا-زمان اطراف خود می‌شود. این پدیده سبب می‌شود تا کهکشان‌های زمینه، روشن‌تر به نظر برسند و یا دچار اعوجاج شوند. گونه مشابه‌ای از  هم‌گرایی گرانشی (gravitational lensing) زمانی اتفاق می‌افتد که نور از درون حفره‌ای با چگالی کمتر از میانگین عبور می‌کند. یافته استاندارد پیش‌بینی می‌کند که این نواحی کم جرم٬ تاثیر کوچکی بر نور کهکشان‌ها دارند٬ اما محاسبات جدید در Physical Review Letters نشان داده که حفره کیهانی تاثیرات زیادی بر نور کهکشان‌ها می‌گذارد (آن‌ها را روشن‌تر می‌کند)٬ به طوری که سیگنال مربوط به هم‌گرایی استاندارد را تحت تاثیر قرار می‌دهد. این نتایج می‌تواند بر توصیف بررسی‌های نجومی بزرگ مقیاس تاثیر بگذارد.

منجم‌ها با اندازه‌گیری هم‌گرایی گرانشی٬ می‌توانند جرم جسم گرانشی را به‌دست ‌آورند و یا چگالی جرم را در یک مسیر مشخص تخمین بزنند. بیشترین علت این هم‌گرایی مربوط به نواحی با تمرکز بالای جرم بوده است٬ اما نور می‌تواند با عبور از حفره‌های کهکشان که تمرکز جرم در آن بسیار کم است نیز٬ تحت تاثیر قرار بگیرد. اندازه حفره‌ها‌ی بین کهکشانی بین ده تا صد سال نوری است٬ که جمعاً بیش از نیمی از حجم کیهان را اشغال می‌کنند. مدل‌های پیشین هم‌گرایی گرانشی٬ تنها جنبه‌ی خمیده شدن نور را تحت تاثیر حفره در نظر می‌گرفتند. که این پدیده باعث می‌شود تا جسم زمینه٬ کوچکتر (و تا حد کمی کم نورتر ) از مقدار واقعی به نظر آید.

زیستزو بولیکو (Krzysztof Bolejko) و هم‌کارانش از دانشگاه سیدنی در استرالیا  محاسبات دقیقی بر روی هم‌گرایی از حفره انجام دادند. در تجزیه تحلیل کامل نسبیتی٬ آن‌ها تاثیر افزایش طول موج را درنظر گرفتند. این پدیده به این علت اتفاق می‌افتد که حفره‌ها در کل سریع تر از جهان منبسط می‌شوند. انتقال به سرخ اضافی که در داده‌ها در نظر گرفته شده٬ منجر به تخمین فاصله‌ی اجسامی شده است که نزدیک به نواحی دور حفره قرار دارند. بنابراین آن‌ها روشن‌تر از حد انتظار به نظر می‌رسند. نویسندگان این مقاله فکر می‌کنند که تأثیرات حفره باعث می‌شود تا بتوان برخی از ناهمسانی‌های آماری را در یافته‌های مربوط ابرنواختر توضیح داد.