۳٫۲ پس‌زمینهٔ رادیوییِ کیهان چرا «زیاد» است؛ بالا رفتنِ قاعده بدونِ منابعِ نقطه‌ایِ پنهان

خانه ／ ۳ فصل سوم: کیهانِ کلان‌مقیاس

می‌خوانیم که قاعدهٔ رادیوییِ گستردهٔ بیش از انتظار، نتیجهٔ «نویزِ تانسوریِ محلی» است؛ نویزی که هنگامِ فروپاشی یا فنا شدنِ «ذراتِ ناپایدارِ تعمیم‌یافته» به‌سببِ تزریقِ انرژی به میان‌مایه پدید می‌آید. میانگینِ «گرانشِ تانسوریِ آماری» نیز به‌سانِ یک ناهمواریِ زمینه‌ای با این نویز هم‌تغییرِ ضعیف نشان می‌دهد.

نخست: پدیده و دشواریِ تبیین

• پس از کاستنِ سهمِ منابعِ قابلِ تفکیک مانندِ کهکشان‌ها، کوازارها، جت‌ها و پسماندِ ابرنواختر، بازهم در سراسرِ آسمان تابندگیِ گسترده از انتظار بالاتر می‌ماند؛ گویی زیرِ نقشه لایه‌ای از قاعدهٔ افزوده پهن شده است.
• این قاعده از نظرِ زاویه‌ای هموار است و در طیف پهنایی فراخ دارد و خطِ باریکی دیده نمی‌شود؛ یعنی شبیهِ هم‌آواییِ یک موتورِ یکنواخت نیست.
• اگر این قاعده را به انبوهِ منابعِ نقطه‌ایِ نامشخّص نسبت دهیم، باید توزیعِ شمار–شار به‌گونه‌ای باشد که توانِ مقیاس‌های ریز را بیش از مشاهده بیفزاید و با شمارش‌های ژرف و تاریخِ فرگشت ناسازگار است.
• ویژگی‌های پشتیبان نیز چنین‌اند: همسانگردیِ قوی با اندکی افزایش در محیط‌های بسیار فعال، قطبشِ خالصِ اندک، و پایداریِ زمانیِ بلندمدت.

دوم: خوانشِ فیزیکی

• در دریایِ انرژی، ذراتِ ناپایدارِ تعمیم‌یافته پیوسته برانگیخته می‌شوند، اندک می‌پایند و سپس می‌پاشند یا می‌میرند؛ هر رویداد ریزبسته‌هاییِ ضعیف و کم‌همدوس و پهن‌باند به میان‌مایه بازمی‌گرداند که تک‌به‌تک ناچیزند اما بی‌شمار.
• ریزبسته‌هایِ مستقل در فضا و زمان روی‌هم جمع می‌شوند و قاعده‌ای گسترده و کم‌همدوس می‌سازند؛ همان نویزِ تانسوریِ محلی که به‌طور طبیعی با نشانه‌هایِ «زیادی» سازگار است. قاعده را بالا می‌برد بی‌آن‌که توده‌هایِ درخشانِ فشرده بسازد، طیف را هموار و بی‌خط نگاه می‌دارد، همسانگردی را به‌سببِ میانگین‌گیریِ کیهانی نیرومند می‌کند، و تنها با ناهمواریِ گرانشِ تانسوریِ آماری هم‌تغییرِ خفیف نشان می‌دهد.
• باندِ رادیو حساس‌ترین پنجره است؛ زیرا تداخل‌سنج‌های رادیویی توانِ پهن‌باندِ کم‌همدوسیِ بسیار دور را به‌خوبی یک‌کاسه و به صورتِ قاعدهٔ قابلِ اندازه‌گیری ثبت می‌کنند، در حالی‌که در فرکانس‌های بالاتر غبار و پراکندگی این جمع‌شدن را می‌پوشانند.
• نرخِ کنشیِ ذراتِ ناپایدارِ تعمیم‌یافته با هم‌آمیزیِ کهکشانی، جت‌ها و برشِ شدید هم‌بسته است؛ پس دامنهٔ نویزِ تانسوریِ محلی اندکی همراه با ناهمواریِ گرانشِ تانسوریِ آماری نوسان می‌کند: در نواحیِ فعال کمی درخشان‌تر است، امّا پس از میانگین‌گیریِ بزرگ‌مقیاس همچنان هموار می‌ماند.
• از نظرِ انرژی، فزونیِ تابندگی را تزریقِ مداوم در زمانِ فروپاشی یا فنا تأمین می‌کند؛ از نظرِ تصویر، نمودِ کار همان قاعدهٔ گسترده و بالا رفته و هموار است.

سوم: پیش‌بینی‌هایِ آزمون‌پذیر و سنجشِ متقاطع

• طیفِ توانِ زاویه‌ای: توانِ مقیاسِ کوچک باید آشکارا کمتر از الگویِ «منابعِ نامشخّص» باشد و در مقیاسِ بزرگ شیبی ملایم و هموار دیده شود. هموارتر بودنِ مقیاسِ کوچک به سودِ نویزِ تانسوریِ محلی است.
• ملاکِ همواریِ طیفی: میانگینِ طیفِ آسمان باید بی‌خط و با خمیدگیِ لطیف باشد و نمایه‌ها میانِ نواحی اندک دگرگون شوند. برازشِ چندباندی باید شکلِ «هموار و تدریجی» را بر ترکیبِ سازوکارهایِ باریک ترجیح دهد.
• هم‌تغییریِ خفیف با ناهمواریِ گرانشِ تانسوریِ آماری: پیوندِ تبادلیِ کوچک و مثبت با نقشه‌هایِ عدسیِ گرانشی و برشِ کیهانی انتظار می‌رود و در نواحیِ فعال پررنگ‌تر است.
• ترتیبِ رخدادها، نخست نویز سپس کشش: پیرامونِ محورهایِ هم‌آمیزی، پیشانیِ ضربه و حاشیهٔ جت‌ها، قاعدهٔ منتشر اندکی زودتر بالا می‌آید و سپس کششِ آماری ژرف‌تر می‌شود؛ سنجشِ چنددوره‌ای این تأخیر را روشن می‌کند.
• قطبشِ خالصِ پایین: در سراسرِ آسمان پایین می‌ماند و تنها در نوارهایِ حاشیه که به‌صورتِ هندسی تقویت می‌شوند اندکی افزایش می‌یابد.

چهارم: سنجش با روایت‌هایِ رایج

• قاعده، مجموعِ «چراغ‌هایِ ریزِ پنهان» نیست؛ زیرا چنین جمعی نقشه را بیش از اندازه دانه‌دانه می‌کند و با شمارش‌هایِ ژرف و فرگشتِ واقع‌بینانه ناسازگار است.
• همچنین حاصلِ «یک موتورِ واحد» نیست؛ زیرا سازوکارِ یگانه معمولاً خط یا نشانِ قطبش برجا می‌گذارد، حال آن‌که قاعدهٔ پهن و بی‌خط و کم‌قطبش با هم‌نهیِ بی‌شمار ریزبستهٔ نامنظم سازگار است.
• یک تصویر، چند نشانۀ کلیدی را توضیح می‌دهد؛ همان فرایندِ آماریِ درونِ میان‌مایه هم بالا رفتنِ تابندگی را توضیح می‌دهد، هم همواریِ طیف، همسانگردیِ قوی، دانه‌دانه بودنِ ضعیف، و هم‌تغیریِ خفیف را؛ و از چسباندنِ وصله‌های پراکنده یک‌دست‌تر و اقتصادی‌تر است.

پنجم: مدل‌سازی و برازش؛ راهنمایِ عملی

• پیش‌زمینه‌ها را یک‌دست پاک می‌کنیم؛ هم‌پوشانیِ کهکشانیِ سنکروترون، آزاد–آزاد، غبار و اثرهایِ یون‌سپهر. سپس یک الگویِ فضاییِ دو مؤلفه می‌نهیم: قاعدهٔ همسانگرد و قالبی که با ناهمواریِ گرانشِ تانسوریِ آماری هم‌تغیرِ خفیف است. شکلِ طیفی را با قانونِ هموار یا خمیدگیِ لطیف مقید می‌کنیم و دستِ بالایِ اجزایِ باریک را می‌بندیم. برای مهارِ دانه‌دانه شدنِ نقطه‌ای و محدود کردنِ دُمِ منابعِ نامشخّص، طیفِ توانِ زاویه‌ای را به‌کار می‌بریم و با نقشه‌هایِ عدسی و برش و میدان‌هایِ هم‌آمیزی تطبیقِ زمانی و مکانی می‌دهیم.
• نشانگرهایِ سریع: هموارتر بودنِ توانِ زاویه‌ای در مقیاسِ کوچک، هموار و تدریجی بودنِ طیفِ چندباندی، پیوندِ تبادلیِ کوچک و مثبت که در نواحیِ فعال قوی‌تر می‌شود، و قطبشِ خالصِ پایین با برآمدگیِ اندک در حواشی.

ششم: تمثیل

این وضعیت شبیهِ همهمهٔ ترافیکِ دورِ شهر است؛ صدایِ یک موتور را نمی‌شنویم، بلکه خانه‌خانهٔ هزاران خودرو را. قاعدهٔ نویز بالا می‌رود، آزارنده نیست و پایدار می‌ماند. قاعدهٔ رادیوییِ منتشرِ «زیاد» نیز چنین رفتار می‌کند.

هفتم: جمع‌بندی

• خاستگاهِ فیزیکیِ محتمل، قاعدهٔ منتشرِ بالا رفته‌ای است که نویزِ تانسوریِ محلی پدید آورده است؛ نویزی که از جمعِ آماریِ درازآهنگِ ریزبسته‌هایِ ضعیف و پهن ناشی می‌شود و هنگامِ فروپاشی یا فنا شدنِ ذراتِ ناپایدارِ تعمیم‌یافته آزاد می‌گردد.
• از نظرِ مکانی، نویزِ تانسوریِ محلی با ناهمواریِ گرانشِ تانسوریِ آماری هم‌تغیرِ خفیف است؛ در نواحیِ فعال کمی بالاتر، اما در گسترهٔ آسمان هموار.
• پرسش از «چه شمار منابعِ نقطه‌ایِ نامرئی باقی است» به «میان‌مایه زیرِ چرخهٔ مداومِ تولد و مرگ چه قاعدهٔ منتشرِ طبیعی می‌سازد» دگر می‌شود.
• این تصویر با زنجیرهٔ شواهدِ فصل‌هایِ دیگر همساز است؛ ذراتِ ناپایدارِ تعمیم‌یافته در دورهٔ بقا دریایِ انرژی را با گرانشِ تانسوریِ آماری می‌کشند و در دورهٔ فروپاشی نویزِ تانسوریِ محلی می‌افزایند؛ دو رو از یک سرچشمه، با هم‌تغیریِ خفیف و روایتی یکپارچه که آزمودنی است.