توضیحی جدید برای جهان: فراتر از انرژی تاریک
ارسال شده توسط: علیرضا نوریان 24 دی 1403 ساعت 11:37
دانشمندان با ارائه توضیحی جدید برای جهان، نظریه انرژی تاریک را به چالش کشیده‌اند. این مدل که بر پایه ناهمگونی زمان در نقاط مختلف فضا استوار است، می‌تواند توضیحی جدید برای انبساط شتاب‌دار جهان ارائه دهد.
شاید تصور وجود نیروی مرموزی به نام انرژی تاریک که شتاب‌دهنده انبساط جهان است، جذاب و رازآلود باشد. اما واقعیت ممکن است بسیار پیچیده‌تر و شگفت‌انگیزتر از آن چیزی باشد که تصور می‌کنیم. مدل جدیدی به نام کیهان‌شناسی زمان‌نما (Timescape cosmology) پیشنهاد می‌کند که جهان ما ممکن است پر از حباب‌هایی باشد که در هر یک از آن‌ها زمان با سرعتی متفاوت جریان می‌یابد.
ارائه توضیحی جدید برای جهان توسط دانشمندان
همان‌طور که نظریه نسبیت عام اینشتین پیش‌بینی می‌کند، گذر زمان در همه نقاط کیهان با یک سرعت یکسان نیست. در مناطقی با گرانش قوی‌تر، مانند نزدیکی اجرام پرجرم، زمان کندتر از مناطقی با گرانش ضعیف‌تر می‌گذرد. این تفاوت در سرعت گذر زمان می‌تواند تأثیرات بسیار عمیقی بر درک ما از انبساط کیهان داشته باشد.
طبق مدل کیهان‌شناسی زمان‌نما، تفاوت در سرعت گذر زمان در مناطق مختلف جهان می‌تواند به میلیاردها سال برسد. به عبارت دیگر، برخی مناطق کیهان فرصت بیشتری برای انبساط داشته‌اند. هنگامی که ما از زمین به اجرام دوردست در این حباب‌های زمانی نگاه می‌کنیم، ممکن است این‌طور به نظر برسد که انبساط کیهان در حال شتاب گرفتن است، در حالی که در واقع ممکن است تنها یک توهم ناشی از تفاوت در سرعت گذر زمان باشد.
دو پژوهش اخیر، با بررسی جامع بیش از 1500 ابرنواختر، به ارزیابی مدل زمان‌نما پرداخته‌اند. نتایج این مطالعات نشان می‌دهد که این مدل ممکن است تطابق بهتری با مشاهدات کیهانی داشته باشد و جایگزین مناسبی برای مدل استاندارد کیهان‌شناسی (ΛCDM) محسوب شود.
مدل ΛCDM، علی‌رغم موفقیت‌های قابل توجه در توصیف جهان، با چالش‌هایی نیز مواجه است. یکی از این چالش‌ها، کمبود جرم قابل مشاهده در کیهان برای توجیه اثرات گرانشی مشاهده شده است. برای رفع این تناقض، مفهوم ماده تاریک به عنوان یک مؤلفه نامرئی به مدل اضافه شد. همچنین، برای توضیح شتاب‌دار انبساط کیهان، انرژی تاریک به عنوان نیرویی مخالف گرانش معرفی گردید. همه اینها همراه با ماده معمولی، چیزی را تشکیل می‌دهند که ما آن را مدل ماده تاریک سرد لامبدا (ΛCDM) می‌نامیم.
مشکل اصلی این مدل، ساده‌انگاری آن است. این مدل با فرض یک جهان همگن و ایزوتروپ، که در آن انبساط با نرخی ثابت در تمامی نقاط رخ می‌دهد، به تحلیل کیهان می‌پردازند. با این حال، مشاهدات دقیق کیهانی تصویری کاملا متفاوت از یک جهان یکنواخت را به ما ارائه می‌دهند.
کیهان ما ساختاری پیچیده و ناهمگن دارد. توزیع ماده در آن به‌صورت رشته‌ها و خوشه‌های کهکشانی است که توسط نواحی وسیع و کم‌چگالی از فضا از یکدیگر جدا شده‌اند. این ناهمگنی‌های ساختاری، تأثیر قابل توجهی بر انبساط کیهان و در نتیجه، بر سن بخش‌های مختلف آن می‌گذارد.
نظریه کیهان‌شناسی زمان‌نما، با در نظر گرفتن این ناهمگنی‌ها، تصویری دقیق‌تر از کیهان ارائه می‌دهد. بر اساس این نظریه، چگالی ماده در یک منطقه، تأثیر مستقیمی بر سرعت گذر زمان در آن منطقه دارد. به عبارت دیگر، در مناطقی که چگالی ماده بیشتر است (مانند خوشه‌های کهکشانی)، نیروی گرانش قوی‌تر بوده و در نتیجه، زمان کندتر می‌گذرد.
یکی از نتایج شگفت‌انگیز این نظریه، عدم وجود یک سن واحد و یکپارچه 13.8 میلیارد ساله برای کل جهان است. بر اساس این دیدگاه، مناطق مختلف کیهان، سنین متفاوتی خواهند داشت. مناطقی که چگالی کمتری دارند، به دلیل گذر سریع‌تر زمان، سن کیهانی بیشتری خواهند داشت. به عنوان مثال، ساعتی که در یک خوشه کهکشانی قرار دارد، نسبت به ساعتی که در یک ناحیه خالی از فضا قرار دارد، کندتر کار خواهد کرد.
یکی از نتایج شگفت‌انگیز این نظریه، عدم وجود یک سن واحد و یکپارچه 13.8 میلیارد ساله برای کل جهان است. بر اساس این دیدگاه که توضیحی جدید برای جهان ارائه می‌کند، مناطق مختلف کیهان سنین متفاوتی خواهند داشت.
از آنجایی که زمان بسیار بیشتری در نواحی خالی فضا سپری شده است، انبساط کیهانی در این نواحی به مراتب بیشتر رخ داده است. در نتیجه، اجرام واقع در آن سوی این نواحی خالی، با سرعتی بسیار بیشتر از اجرام نزدیک‌تر به ما از ما دور می‌شوند. با گذشت زمان، این نواحی خالی سهم بیشتری از حجم کیهان را به خود اختصاص می‌دهند و توهم انبساط شتاب‌دار کیهان را ایجاد می‌کنند، بدون آنکه نیاز به وجود انرژی تاریک باشد.
در سال 2017، اخترشناسان دانشگاه کانتربری در نیوزیلند، مدل کیهان‌شناسی زمان‌نما را با داده‌های رصدی مقایسه کردند و دریافتند که این مدل، تطابق بهتری نسبت به مدل ΛCDM (مدل استاندارد کیهان‌شناسی) برای توضیح انبساط کیهانی ارائه می‌دهد. با این حال، برای تأیید قطعی این نظریه، به داده‌های رصدی بیشتری نیاز است.
در همین راستا و برای ارائه توضیحی جدید برای جهان، تیمی از ستاره‌شناسان دانشگاه‌های کانتربری و هایدلبرگ، با بهره‌گیری از داده‌های جدید، به کشفی شگفت‌انگیز در حوزه کیهان‌شناسی دست یافته‌اند.
این گروه تحقیقاتی کاتالوگی جامع از 1535 ابرنواختر نوع Ia را گردآوری و مورد تجزیه و تحلیل قرار داده‌اند. ابرنواخترهای نوع Ia به دلیل درخشندگی ثابت و قابل پیش‌بینی، از دیرباز به عنوان «شمع‌های استاندارد» کیهان شناخته شده‌اند. این ویژگی منحصربه‌فرد، امکان سنجش دقیق فاصله، سرعت و جهت حرکت کهکشان‌ها را فراهم می‌آورد.
با بررسی دقیق داده‌های این کاتالوگ، ستاره‌شناسان به شواهدی قوی دست یافته‌اند که مدل ΛCDM را به چالش می‌کشد. این یافته جدید، حاکی از آن است که شاید زمان آن فرا رسیده باشد تا در اصول بنیادی کیهان‌شناسی تجدید نظر کنیم.
دیوید ویلتشایر، فیزیکدان دانشگاه کانتربری، معتقد است که مفهوم «انرژی تاریک» که برای توضیح انبساط شتاب‌دار جهان به کار می‌رود، ممکن است ناشی از یک سوءتفاهم در محاسبات انرژی جنبشی انبساط در یک کیهان ناهمگن باشد.
ویلتشایر در این خصوص می‌گوید:
در جهانی به پیچیدگی جهان ما، تغییرات انرژی جنبشی انبساط ممکن است به اشتباه به عنوان انرژی تاریک تفسیر شود. این تحقیق شواهد قانع‌کننده‌ای ارائه می‌دهد که می‌تواند به برخی از اساسی‌ترین پرسش‌ها درباره طبیعت جهان در حال انبساط ما پاسخ دهد. با ادامه پژوهش‌ها و جمع‌آوری داده‌های بیشتر، امیدواریم که بتوانیم بزرگ‌ترین راز کیهان را تا پایان دهه حل کنیم.
هر دو مطالعه مذکور در مجله معتبر Monthly Notices of the Royal Astronomical Society به چاپ رسیده است.
در گجت نيوز بخوانيد: سیاه چاله های فضایی عامل پیدایش انرژی تاریک هستند انرژی تاریک در حال ضعیف شدن است؛ دانشمندان وحشت کرده‌اند خطرناک‌ترین چیز جهان احتمالا منشأ انرژی تاریک است!
