گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
بر اساس نظریه جدید دانشمندان، امواج گرانشی باستانی نه تنها پدیده‌ای فرعی نبوده‌اند، بلکه عامل اصلی انبساط اولیه جهان هستند.
در یکی از تازه‌ترین دستاوردهای کیهان‌شناسی و نجوم، یک نظریه جدید مطرح شده که عنوان می‌کند «امواج گرانشی» نقشی محوری در شکل‌دهی به جهان اولیه داشته‌اند. این نظریه نه تنها انبساط اولیه کیهان را به این امواج نسبت می‌دهد، بلکه آن‌ها را مسئول بازتوزیع ماده در لحظات آغازین هستی نیز می‌داند. رائول خیمنس، اخترفیزیکدان نظری برجسته از دانشگاه بارسلونا و نویسنده اصلی این مقاله پژوهشی، در اظهار نظری می‌گوید: «دهه‌هاست که در تلاشیم لحظات آغازین کیهان را با مدل‌هایی توضیح دهیم که بر عناصری استوارند که هرگز مشاهده نکرده‌ایم.»
آیا امواج گرانشی معماران پنهان کیهان اولیه بودند؟
نظریه جدیدی که از سوی رائول خیمنس، اخترفیزیکدان نظری برجسته از دانشگاه بارسلونا و همکارانش مطرح شده، نه تنها به دنبال انبساط اولیه جهان و بازتوزیع ماده با استفاده از امواج گرانشی است، بلکه به سادگی و قابلیت آزمون‌پذیری این رویکرد اشاره می‌کند. خیمنس با تأکید بر این ویژگی‌ها می‌گوید: «آنچه این پیشنهاد را هیجان‌انگیز می‌کند سادگی و قابلیت آزمون آن است. ما عناصر فرضی تازه‌ای اضافه نمی‌کنیم، بلکه نشان می‌دهیم گرانش و مکانیک کوانتوم ممکن است به‌تنهایی برای توضیح شکل‌گیری ساختار کیهان کافی باشند.»
در حال حاضر، دانشمندان در مورد دقیق‌ترین مراحل بسیار ابتدایی جهان پس از رویداد «بیگ بنگ» که حدود 13.8 میلیارد سال پیش رخ داد، در ابهام به سر می‌برند. در این برهه زمانی تنها می‌توان نظریه‌هایی ارائه داد که با فیزیک جهان قابل مشاهده امروز همخوانی داشته باشند. این نظریه‌ها، با وجود موفقیت‌های چشمگیرشان در توضیح بسیاری از پدیده‌های کیهانی، دارای کاستی‌ها و چالش‌های آشکاری نیز هستند.
یکی از این چالش‌های برجسته، کشف اخیر تلسکوپ فضایی جیمز وب است. این تلسکوپ قدرتمند، وجود تعداد زیادی کهکشان پرجرم را در دوران‌های بسیار اولیه جهان، بسیار زودتر از آنچه کیهان‌شناسان انتظار داشتند فاش کرده است. این مشاهده، مدل‌های استاندارد شکل‌گیری کهکشان‌ها را به چالش می‌کشد و نیاز به بازنگری در درک ما از سرعت رشد و تکامل ساختارهای کیهانی در نخستین میلیون‌ها سال پس از بیگ بنگ را برجسته می‌سازد.
فیزیکدانان به دنبال داستانی جدید برای تولد جهان
در خط زمانی پذیرفته‌شده فعلی برای تکامل جهان، بلافاصله پس از بیگ بنگ دوره‌ای از انبساط فوق‌العاده سریع به نام «تورم» فرض می‌شود. بر اساس این مدل، جهان از یک نقطه تک‌بُعدی با چگالی بی‌نهایت – موسوم به «تکینگی» که توصیف ریاضی جهان پیش از بیگ بنگ است – به سرعت منبسط شده و به سوپی داغ و چگال از پلاسما تبدیل شده است. این پلاسما با گذر زمان سرد شده و به تدریج به تشکیل ذرات بنیادی و سپس ماده‌ای که امروزه می‌شناسیم، انجامیده است.
- ۵ نظریه علمی که احتمال وجود چندجهانی را مطرح می‌کنند
- ۱۴۲ نونیلیون درجه سانتیگراد؛ داغ ترین دمای هستی رصد شد
- ماموریت های بعدی تلسکوپ فضایی جیمز وب، مغز شما را منفجر می‌کند!
در این فرضیه، «اینفلاتون» یک ذره یا میدان کوانتومی فرضی است که برای توضیح «تورم کیهانی» و یکنواختی شگفت‌انگیز جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور نظری، این ذره فرضی انبساط سریع جهان را هدایت می‌کند و در عین حال، امکان ایجاد نوسانات چگالی بسیار کوچک در سوپ پلاسمای اولیه را فراهم می‌آورد. این نوسانات که بذر ساختارهای کیهانی بزرگتر محسوب می‌شوند، سرانجام به تشکیل سیاه‌چاله‌ها، کهکشان‌ها، ستاره‌ها و تمام اجزای پراکنده ماده در سراسر کیهان منجر می‌شوند. با این حال با وجود تلاش‌های فراوان و پژوهش‌های گسترده، فیزیکدانان تاکنون هیچ مدرک مستقیم و قاطعی برای وجود اینفلاتون پیدا نکرده‌اند.
همین محدودیت‌ها و پرسش‌های بی‌پاسخ بود که خیمنس و همکارانش را بر آن داشت تا به دنبال راهی دیگر باشند؛ راهی که بتواند تکامل اولیه جهان را با پارامترهایی توضیح دهد که کمتر به عناصر فرضی وابسته باشند و بیشتر بر مبنای پدیده‌های فیزیکی اثبات‌شده استوار باشد.
معمای جهان آغازین بدون اینفلاتون حل می‌شود؟
رائول خیمنس و تیم پژوهشی وی در دانشگاه بارسلونا کار خود را با یک مدل بسیار ساده‌شده اما قدرتمند از جهان واقعی آغاز کردند؛ مدلی که کاملاً با نظریه «نسبیت عام» انیشتین و مشاهدات کنونی ما از انبساط جهان سازگار است و نام آن «فضای دسیتر» است. در این چارچوب نظری ساده اما کارآمد، پژوهشگران نشان دادند که نوسانات کوانتومی در خود بافت فضا-زمان – که به عنوان «امواج گرانشی» شناخته می‌شوند – می‌توانند از طریق نوعی آشفتگی خاص به نام «اغتشاشات تانسوری» ایجاد شوند.
این اغتشاشات، در واقع، پیچ و تاب‌هایی در ساختار فضا-زمان هستند که می‌توانند امواج گرانشی را تولید کنند. دانشمندان بر این باورند که امواج گرانشی نه تنها پدیده‌ای نوظهور نیستند، بلکه امروزه نیز سراسر جهان را پر کرده‌اند. این امواج، همان اعوجاجات و چین‌خوردگی‌هایی هستند که توسط رویدادهای کیهانی عظیم و پرانرژی، مانند حرکت اجرام بسیار سنگین و متراکم در بافت فضا-زمان ایجاد می‌شوند.
ما امروزه قادر به آشکارسازی امواج گرانشی هستیم؛ اما این امواج که اکنون شناسایی می‌کنیم، عمدتاً از برخورد اجرام بسیار پرجرم و متراکم مانند ستاره‌های نوترونی و سیاه‌چاله‌ها شکل می‌گیرند. با این حال، فیزیکدانان برای مدت‌ها بر این باور بوده‌اند که کل جهان با یک «زمینه همهمه‌وار» از امواج گرانشی بسیار بزرگتر در حال ارتعاش است؛ امواجی با طول موج‌های بسیار بلند و فرکانس‌های بسیار پایین که منشأ آن‌ها به خودِ لحظات اولیه جهان بازمی‌گردد. این امواج هنوز با ابزارهای فعلی ما قابل آشکارسازی نیستند.
چگونه امواج گرانشی، بذر سیاه‌چاله‌ها و کهکشان‌ها را کاشتند؟
طبق پژوهش خیمنس و همکارانش آن‌ها دریافتند که امواج گرانشی ایجادشده توسط اغتشاشات تانسوری در مدل فضا-زمانی آن‌ها، می‌تواند به تنهایی و بدون نیاز به هیچ ذره یا میدان فرضی دیگری باعث ایجاد تغییرات چگالی در پلاسماهای آغازین جهان شود. این تغییرات چگالی، نوسانات ریزی در توزیع ماده ایجاد می‌کند که به نوبه خود انبساط اولیه و فوق‌العاده سریع جهان را نیز به حرکت در می‌آورد.
در نهایت این تغییرات چگالی که توسط امواج گرانشی اولیه ایجاد شده‌اند، منجر به شکل‌گیری توده‌هایی از ماده می‌شوند که به قدری متراکم‌اند که تحت تأثیر گرانش خود فرو می‌ریزند. این فروپاشی گرانشی، نقاط آغازین تشکیل ساختارهای عظیم‌مقیاس در جهان اولیه، یعنی نخستین ستارگان، کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌ها که بعدها به ساختارهای پیچیده‌تر امروزی تکامل یافتند را می‌سازد.
- بزرگترین راز کیهان تغییر می‌کند؛ آیا پایان جهان نزدیک است؟
- بزرگترین سیاه چاله جهان هستی با ابعاد دیوانه‌وار کشف شد
- کشف سریع‌ترین جرم فضایی در منظومه شمسی با سرعت 210 هزار کیلومتر بر ساعت
این راه حل بسیار زیبا و اقتصادی در حوزه کیهان‌شناسی، نیاز به عناصر فرضی را به‌عنوان عامل محرک تکامل اولیه کل جهان برطرف می‌کند. این به معنای حذف اینفلاتون از معادله و بازگشت به اصول بنیادی‌تر فیزیک، یعنی گرانش و مکانیک کوانتوم است.
اگرچه برای تأیید نهایی این نظریه و تثبیت آن به عنوان مدل استاندارد، پژوهش‌های آزمایشگاهی و رصدی بیشتری لازم است، اما پژوهشگران عنوان داشتند: «سازوکار پیشنهادی ما می‌تواند نیاز به یک سناریوی وابسته به مدل، یعنی انتخاب یک میدان اسکالر به‌عنوان ذره اینفلاتون برای هدایت تورم را برطرف کند.» این مطالعه مهم که جزئیات بیشتر آن در نشری معتبر “Physical Review Research” منتشر شده است، چشم‌انداز جدیدی را در درک ما از لحظات آغازین کیهان می‌گشاید.