کشف عجیب دانشمندان در مورد گرانش ؛ البته به لطف جیمز وب

دانشمندان به کمک جیمز وب می‌توانند، کشف جالبی در مورد گرانش داشته باشند. جیمز وب و سایر تلسکوپ‌ها، تحولات مهمی ایجاد خواهند کرد.

آیا نظریه نسبیت انیشتین رد می‌شود؟ آیا ماهیت نیروی گرانش در طول زمان تغییر کرده است؟ در ادامه این مطلب گجت نیوز به این سوالات مهم پاسخ خواهیم داد و به کشف عجیب دانشمندان در مورد گرانش خواهیم پرداخت که با کمک جیمز وب صورت می‌گیرد.

بررسی کشف عجیب دانشمندان در مورد گرانش با کمک جیمز وب

بیشتر از یک قرن از زمانی می‌گذرد که دانشمندان پی بردند که جهان از زمان بیگ بنگ در حال انبساط بوده است. در ۸ میلیارد سال اول، نرخ انبساط نسبتاً ثابت بود؛ زیرا توسط نیروی گرانش مهار می‌شد.

با این حال به لطف تلسکوپ فضایی هابل، ستاره شناسان متوجه شدند که تقریباً از ۵ میلیارد سال پیش، سرعت انبساط در حال افزایش بوده است. درک این موضوع منجر به نظریه‌ای شد که به طور گسترده پذیرفته شد.

در این نظریه گفته شد که یک نیروی مرموز (معروف به انرژی تاریک) پشت این انبساط است. اما برخی معتقدند که درواقع نیروی گرانش در طول زمان تغییر کرده است. این یک فرضیه بحث برانگیز است؛ زیرا به این معنی است که نظریه نسبیت عام انیشتین اشتباه است.

مطالعه جدید دانشمندان درباره گرانش

اخیراً یک مطالعه جدید توسط همکاری بین‌المللی بررسی انرژی تاریک (به اختصار DES) صورت گرفت که براساس آن، ماهیت گرانش در طول تاریخ کیهان ثابت مانده است و تغییری نکرده است.

این یافته‌ها اندکی قبل از ارسال دو تلسکوپ فضایی نسل جدید (نانسی گریس رومن و اقلدیس) به فضا با هدف اندازه گیری‌های دقیق‌تر گرانش و نقش گرانش در تکامل کیهان، صورت می‌گیرد.

همکاری بین‌المللی DES شامل محققانی از دانشگاه‌ها و موسسات در ایالات متحده، بریتانیا، شیلی، اسپانیا، برزیل، آلمان، ژاپن، ایتالیا، استرالیا، نروژ و سوئیس است. یافته‌های سال سوم تحقیقات این گروه در کنفرانس بین‌المللی فیزیک ذرات و کیهان در تاریخ ۲۲ تا ۲۶ آگوست در ریودوژانیرو ارائه شد.

مقاله‌ای در این باره با عنوان «نتایج سال سوم بررسی انرژی تاریک:محدودیت‌های گسترش Lambda CDM با لنز ضعیف و خوشه‌بندی کهکشانی» نیز منتشر شد.

نظریه نسبیت عام انیشتین که در سال ۱۹۱۵ نهایی شد، چگونگی تغییر انحنای فضازمان در حضور گرانش را توضیح می‌دهد. در طی بیش از یک قرن، این نظریه انیشتین تقریباً همه چیز در جهان ما را با دقت پیش‌بینی کرد؛ از مدار عطارد و عدسی گرانشی گرفته تا وجود سیاه چاله‌ها.

تردید دانشمندان درباره نظریه انیشتین

اما در فاصله بین دهه‌های ۱۹۶۰ تا ۱۹۹۰ میلادی، دو چیز مغایر با نظریه کشف شد که باعث شد، ستاره شناسان در مورد درستی نظریه انیشتین تردید کنند. به گفته ستاره شناسان، اولین مسئله این بود که اثرات گرانشی ساختارهای عظیم، مانند کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی با جرم مشاهده شده‌ی آن‌ها مطابقت نداشتند.

این مسئله باعث ایجاد نظریه‌ای دیگر شد که بر طبق آن فضا با جرم نامرئی پر شده است که از طریق گرانش با ماده عادی (درخشان یا مرئی) در تعامل است. در همین حین، انبساط مشاهده شده کیهان و چگونگی قرار گرفتن آن در معرض شتاب باعث ایجاد نظریه انرژی تاریک و مدل کیهان شناسی ماده تاریک سرد لامبدا (Lambda CDM) شد.

ماده تاریک سرد یک تفسیر است که برطبق آن، این جرم از ذرات بزرگ و آهسته تشکیل شده است و لامبدا نماینده‌ی انرژی تاریک است. بر اساس تئوری، این دو نیرو، ۹۵ درصد از کل محتوای انرژی جرمی کیهان را تشکیل می‌دهند. البته تاکنون شواهد مستقیمی از این تئوری پیدا نشده است و تمام تلاش‌ها در این راه با شکست مواجه شده‌اند.

درنتیجه تنها گزینه‌‌ی ممکن این است که نسبیت اصلاح شود تا این مغایرت‌ها توضیح داده شوند. برای درک این مسئله، اعضای DES از تلسکوپ ۴ متری Victor M. Blanco در رصدخانه‌ی Cerro Telolo Inter-American در شیلی استفاده کردند تا کهکشان‌هایی در فاصله‌ی ۵ میلیارد سال نوری را مشاهده کنند.

آن‌ها امیدوار بودند که بتوانند تعیین کنند که آیا گرانش در طول ۵ میلیارد سال گذشته (از زمان شروع شتاب) یا در فواصل کیهانی تغییر کرده است یا خیر.

همچنین آن‌ها از داده‌های سایر تلسکوپ‌ها از جمله ماهواره پلانک آژانس فضایی اروپا استفاده کردند. این ماهواره از سال ۲۰۰۹ مشغول به نقشه برداری از پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) بوده است.

اعضای DES به این موضوع توجه زیادی داشتند که تصاویر حاوی اعوجاج‌های ظریف ناشی از ماده تاریک (عدسی‌های گرانشی) بودند. همانطور که تصاویر اولیه منتشر شده از تلسکوپ جیمز وب نشان دادند، دانشمندان می‌توانند قدرت گرانش را با تجزیه و تحلیل میزان تحریف فضازمان به وسیله عدسی‌های گرانشی استنتاج کنند.

خبر خوب دانشمندان درباره نظریه انیشتین و جیمز وب

تاکنون اعضای DES، شکل بیش از ۱۰۰ میلیون کهکشان را اندازه گیری کرده‌اند و همه این مشاهدات با پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام انیشتین، مطابقت دارد. بنابراین خبر خوب این است که نظریه انیشتین هنوز پابرجا است. اما با این حال معمای انرژی تاریک فعلا پابرجا است.

خوشبختانه دانشمندان مجبور نیستند خیلی برای در دسترس قرار گرفتن داده‌های جدید و دقیق‌تر صبر کنند. زیرا اقلدیس قرار است تا سال ۲۰۲۳ پرتاب شود. ماموریت اقلدیس این است که هندسه کیهان را ترسیم کند و به ۸ میلیارد سال گذشته نگاه کند تا اثرات ماده تاریک و انرژی تاریک را اندازه گیری کند.

همچنین تلسکوپ فضایی رومی ناسی گریس تا ماه مه سال ۲۰۲۷ به آن ملحق خواهد شد که قرار است به بیش از ۱۱ میلیارد سال گذشته نگاه کند.

این تلسکوپ‌ها، دقیق‌ترین بررسی‌های کیهان شناسی خواهند بود که تاکنون انجام شده‌اند و انتظار می‌رود که قانع کننده‌ترین شواهد را برای رد یا تایید مدل Lambda CDM ارائه دهند.

یکی از نویسندگان مطالعه‌ی اخیر (اگنس فرته) در یک بیانیه مطبوعاتی گفت:

هنوز جا برای به چالش کشیدن نظریه گرانش انیشتین وجود دارد؛ زیرا اندازه‌گیری‌ها، دقیق و دقیق‌تر می‌شوند. اما ما هنوز کارهای زیادی باید انجام دهیم تا برای اقلدیس و رومی (نانسی گریس) آماده شویم. بنابراین ضرورت دارد که به همکاری با دانشمندان سراسر جهان ادامه دهیم.

مشاهدات تلسکوپ جیمز وب همچنین این امکان را به ستاره شناسان می‌دهد که تکامل کیهان را از دوره‌های اولیه ترسیم کنند. فعالیت‌ها در این راه باعث یافتن پاسخ برخی از مبهم‌ترین اسرار جهان می‌شود.

این اسرار شامل نحوه تطابق نسبیت، جرم و انبساط جهان است. مشاهدات دانشمندان از  جیمز وب می‌تواند بینشی درمورد نحوه تعامل گرانش و سایر نیروهای اساسی جهان (نظریه همه چیز) ارائه دهد.

یک چیز که دوره کنونی نجوم را خاص می‌کند این است که بررسی‌های بلندمدت و ابزارهای نسل بعدی در کنار هم قرار می‌گیرند تا تئوری‌ها را آزمایش کنند. پیشرفت‌های بالقوه‌ای که در راه هستند ممکن است هم باعث خوشحالی هم سردرگمی ما شوند؛ اما در نهایت نگاه ما را به جهان متحول خواهند کرد.