گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
براساس یافتههای جدید دانشمندان، جهان سریعتر از حد انتظار در حال انبساط است. علت این واقعه چیست و آیا این معما حل شدنی است؟
یکی از معماهای پیچیده کیهان که برای دهههای متمادی ذهن دانشمندان را مشغول کرده، مسئله انبساط کیهان است. اخیرا گروهی از اخترشناسان موفق شدهاند برآوردی دقیق و شفاف از سرعت انبساط جهان ارائه دهند، اما برخلاف انتظار، کشف تازه آنها منجر به حل این مسئله نشده و فقط بر پیچیدگی آن اضافه کرده است.
در مطالعات اخیر، دانشمندانی از بهترین موسسات دنیا از جمله NSF NOIRLab حضور داشته و به کمک دادههای جمع آوری شده توسط چندین تلسکوپ، تلاش کردهاند تا برای این معما پاسخ درخوری پیدا کنند. نتایج این تحقیق نشان میدهد که هنوز درک ما از نحوه انبساط کیهان کامل نیست و احتمالا نیاز به یک بازنگری اساسی در مدلهای کیهان شناسی داریم.
چرا جهان سریعتر از حد انتظار در حال انبساط است؟
دانشمندان برای فهمیدن اینکه جهان با چه سرعتی در حال گسترش است، از دو مسیر متفاوت اما مکمل استفاده میکنند. در روش اول، به سراغ جهان نزدیک به ما میروند و با اندازهگیری فاصله ستارگان و کهکشانها، سرعت دور شدن آنها را محاسبه میکنند. به عبارت دیگر آنها مستقیما انبساط را در زمان حال رصد میکنند.
در روش دوم، نگاه ایشان معطوف به گذشتههای بسیار دور میشود. در اینجا، تابش باقی مانده از آغاز جهان – تابش زمینه کیهانی – به عنوان یک مرجع قابل اتکا استفاده میشود تا بر اساس مدلهای کیهان شناسی، پیشبینی شود که امروز جهان باید با چه نرخی در حال انبساط باشد. این دو رویکرد، یکی مبتنی بر مشاهده مستقیم و دیگری مبتنی بر بازسازی گذشته، در کنار هم تلاش میکنند تصویر کاملتری از انبساط کیهان ارائه دهند.
از نظر تئوری، دو روش اصلی اندازهگیری انبساط جهان باید به یک نتیجه مشترک برسند، اما واقعیت چیز دیگری را نشان میدهد. دادههای حاصل از جهان نزدیک، به طور پیوسته از انبساطی سریعتر خبر میدهند که حدود 73 کیلومتر بر ثانیه در هر مگاپارسک است. در مقابل، وقتی به سراغ نشانههای باقی مانده از جهان اولیه میرویم، عددی کمتر، حدود 67 تا 68 به دست میآید.
این اختلاف در نگاه اول شاید کوچک به نظر برسد، اما در مقیاسهای کیهانی بسیار معنادار است و نمیتوان آن را خطای تصادفی دانست. به همین دلیل، این ناسازگاری و عدم انطباق به یکی از چالشهای جدی کیهان شناسی مدرن تبدیل شده و با عنوان «تنش هابل» شناخته میشود؛ مسئلهای که بارها در پژوهشهای مستقل تکرار شده و هنوز پاسخی قطعی برای آن پیدا نشده است!
- نظریهای عجیب از دانشمندان: آیا ممکن است جهان ما داخل یک سیاهچاله گیر کرده باشد؟
- پردهبرداری از اتر؛ مادهای که قرار بود رازهای تاریک کیهان را فاش کند
- آیا ماده تاریک واقعا از گرانش پیروی میکند؟
گامی تازه به سوی اندازهگیری دقیقتر انبساط جهان
برای رسیدن به قطعیت، کاهش شک و تردیدها و افزایش دقت، پژوهشگران مجموعهای از دادههای رصدی چند دهه گذشته را در قالب یک چارچوب منسجم گرد هم آوردند. این پروژه که توسط همکاری H0 Distance Network هدایت شد، توانست دقیقترین اندازهگیری مستقیم از نرخ انبساط جهان در مقیاسهای نزدیک را ارائه دهد.
نتایج این پژوهش که اخیرا در نشریه Astronomy & Astrophysics منتشر شده، مقدار ثابت هابل را حدود 73/50 کیلومتر بر ثانیه در هر مگاپارسک (با خطای بسیار کم) تعیین میکند. این سطح از دقت، نه تنها پیشرفتی مهم محسوب میشود، بلکه شکاف میان اندازهگیریهای مختلف را نیز برجستهتر میکند. براساس تأکید پژوهشگران که این کار فقط ارائه یک مقدار جدید برای ثابت هابل نیست، بلکه ایجاد یک چارچوب علمی مبتنی بر همکاری جمعی است که دادههای چند دهه اندازهگیری مستقل فاصله را به شکلی شفاف، منسجم و قابل استفاده در کنار هم قرار میدهد.
ترکیب دادههای رصدی از زمین و فضا
مؤسسه NSF NOIRLab نقش مهمی در این پژوهش ایفا کرده و هم از نظر تخصص علمی و هم از نظر دادههای رصدی مشارکت داشته است. در این تحلیل از دادههای رصدخانه بین آمریکایی سرو تولولو (CTIO) در شیلی و رصدخانه ملی کیت پیک (KPNO) در آریزونا استفاده شده است. این دادهها در کنار اطلاعات به دست آمده از سایر تلسکوپهای زمینی و فضایی قرار گرفتهاند و با ترکیب آنها، دقت و استحکام نتایج نهایی به شکل قابل توجهی افزایش یافته است.
به جای اتکا به یک روش واحد، پژوهشگران ساختاری به نام «شبکه فاصله» طراحی کردهاند. این سیستم چندین روش همپوشان برای اندازهگیری فاصله در کیهان را به هم متصل میکند. این روشها شامل ستارگان متغیر قیفاووسی با تغییرات نوری قابل پیش بینی، غولهای سرخ با روشنایی مشخص، ابرنواخترهای نوع Ia و برخی انواع کهکشانها هستند.
این ساختار چندلایه به دانشمندان اجازه میدهد نتایج را از زوایای مختلف بررسی کنند. اگر یکی از روشها دچار خطا بود، حذف آن باید نتیجه نهایی را تغییر میداد، اما چنین اتفاقی رخ نداد. حتی با کنار گذاشتن روشهای مختلف، نتیجه کلی تقریبا ثابت باقی ماند. این هماهنگی میان روشها، اطمینان از دقت اندازهگیری نرخ انبساط را به طور قابل توجهی افزایش میدهد.
در نهایت، پژوهشگران نتیجه میگیرند که این مطالعه عملا توضیحاتی که تنش هابل را به یک خطای پنهان در اندازهگیریهای محلی نسبت میدهند، رد میکند. اگر این اختلاف واقعی باشد، آن طور که شواهد نشان میدهند ممکن است نشانهای از وجود فیزیک جدیدی باشد که فراتر از مدل استاندارد کیهان شناسی فعلی قرار دارد.
- آیا جهان هستی بینهایت است یا پایانی دارد؟
- توضیح ساده مفهوم گسترش جهان هستی؛ وقتی هیچ چیز ثابت نمیماند
تنش هابل؛ نشانهای از فراتر رفتن از خطای اندازهگیری
پیامدهای این اختلاف، فقط به روشهای سنجش محدود نمیشود. نرخ انبساط کندتری که از دادههای جهان اولیه به دست میآید، بر پایه مدل استاندارد کیهان شناسی است. این مدل توضیح میدهد جهان از لحظات ابتدایی پس از مهبانگ چگونه تکامل یافته است، اما اگر این مدل کامل نباشد و عواملی مانند ویژگیهای ناشناخته انرژی تاریک، ذرات کشف نشده یا تغییرات در رفتار گرانش را در نظر نگرفته باشد، پیشبینیهای آن درباره نرخ انبساط امروزی میتواند دچار خطا شود.
در چنین حالتی، تنش هابل دیگر یک ناسازگاری ساده در دادهها نیست، بلکه میتواند نشانهای از یک شکاف بنیادی در فهم ما از کیهان باشد؛ شکافی که شاید نیازمند بازنگری اساسی در قوانین و مدلهایی است که تاکنون برای توصیف عملکرد جهان به کار گرفتهایم.
چشم انداز آینده با دادههای رصدی جدید
شبکه فاصلهای تازه توسعه یافته، نه تنها برای تحلیلهای فعلی بلکه به عنوان چارچوبی برای تحقیقات آینده طراحی شده است. این تیم با انتشار عمومی روشها و دادههای خود، بستری ایجاد کرده که میتواند با ورود دادههای جدید رصدی، به طور مداوم بهبود پیدا کند و دقیقتر شود.
در سالهای پیشرو، انتظار میرود رصدخانههای پیشرفتهتر دادههایی با دقت بالاتر ارائه دهند. این مشاهدات میتوانند روشن کنند که آیا اختلاف موجود در نرخ انبساط جهان در نهایت برطرف خواهد شد یا اینکه همچنان بهعنوان نشانهای از وجود فیزیک ناشناخته و فراتر از مدلهای فعلی باقی میماند.