خبر های ویژه
17 فروردین 1404
انرژی تاریک ممکن است ثابت نباشد – این کشف می‌تواند کل مدل تاریخ کیهان‌شناسی ما را زیر سؤال ببرد
برگردان به فارسی: مهندس کاوه وحیدی آذر
فیزیکدان بزرگ روس و برنده جایزه نوبل، لف لانداو، زمانی گفت: «کیهان‌شناسان اغلب اشتباه می‌کنند، اما هیچ‌گاه تردید ندارند.» در مطالعه تاریخ خودِ کیهان، همیشه این احتمال وجود دارد که همه چیز را اشتباه فهمیده باشیم، اما این هرگز مانع پرس‌وجوهای ما نمی‌شود. چند روز پیش، یک بیانیه مطبوعاتی جدید، یافته‌های نوآورانه‌ای را از ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک (DESI)، که روی تلسکوپ مایال در آریزونا نصب شده، اعلام کرد. این بررسی عظیم، که شامل موقعیت ۱۵ میلیون کهکشان است، بزرگ‌ترین نقشه‌برداری سه‌بعدی از کیهان تا به امروز را تشکیل می‌دهد. برای درک بهتر، نور کهکشان‌های دوردست ثبت‌شده در کاتالوگ DESI، ۱۱ میلیارد سال پیش، زمانی که کیهان حدود یک‌پنجم سن کنونی‌اش را داشت، ساطع شده بود. محققان DESI ویژگی‌ای را در توزیع کهکشان‌ها مطالعه کردند که ستاره‌شناسان آن را «نوسانات صوتی باریون» می‌نامند. با مقایسه این ویژگی با مشاهدات کیهان بسیار اولیه و ابرنواخترها، آن‌ها توانسته‌اند پیشنهاد دهند که انرژی تاریک – نیروی مرموزی که انبساط کیهان ما را پیش می‌برد – در طول تاریخ کیهان ثابت نیست. دیدگاهی خوش‌بینانه این است که دیر یا زود ماهیت ماده تاریک و انرژی تاریک کشف خواهد شد. اولین نشانه‌های نتایج DESI حداقل روزنه امیدی برای دستیابی به این هدف ارائه می‌دهد.
تبریز امروز:
نویسندگان:
-
برنارد جی.تی. جونز، استاد بازنشسته، دانشگاه خرونینگن
-
لیچیا ورده، استاد ICREA در کیهان‌شناسی در ICCUB دانشگاه بارسلونا، دانشگاه بارسلونا
-
ویسنت جی. مارتینز، استاد نجوم و اخترفیزیک دانشگاه والنسیا و عضو رصدخانه نجومی همین دانشگاه، دانشگاه والنسیا
-
ویرجینیا ال. تریمبل، فیزیک و نجوم، دانشگاه کالیفرنیا، ایروین
فیزیکدان بزرگ روس و برنده جایزه نوبل، لف لانداو، زمانی گفت: «کیهان‌شناسان اغلب اشتباه می‌کنند، اما هیچ‌گاه تردید ندارند.» در مطالعه تاریخ خودِ کیهان، همیشه این احتمال وجود دارد که همه چیز را اشتباه فهمیده باشیم، اما این هرگز مانع پرس‌وجوهای ما نمی‌شود.
چند روز پیش، یک بیانیه مطبوعاتی جدید، یافته‌های نوآورانه‌ای را از ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک (DESI)، که روی تلسکوپ مایال در آریزونا نصب شده، اعلام کرد. این بررسی عظیم، که شامل موقعیت ۱۵ میلیون کهکشان است، بزرگ‌ترین نقشه‌برداری سه‌بعدی از کیهان تا به امروز را تشکیل می‌دهد. برای درک بهتر، نور کهکشان‌های دوردست ثبت‌شده در کاتالوگ DESI، ۱۱ میلیارد سال پیش، زمانی که کیهان حدود یک‌پنجم سن کنونی‌اش را داشت، ساطع شده بود.
محققان DESI ویژگی‌ای را در توزیع کهکشان‌ها مطالعه کردند که ستاره‌شناسان آن را «نوسانات صوتی باریون» می‌نامند. با مقایسه این ویژگی با مشاهدات کیهان بسیار اولیه و ابرنواخترها، آن‌ها توانسته‌اند پیشنهاد دهند که انرژی تاریک – نیروی مرموزی که انبساط کیهان ما را پیش می‌برد – در طول تاریخ کیهان ثابت نیست.
فهرست کیهانی: اجزای مختلف کیهان که از مشاهدات ماهواره پلانک از تابش زمینه کیهانی (CMB) به‌دست آمده‌اند. تصویر از جونز، مارتینز و تریمبل، «بازآفرینی علم»، با مجوز CC BY-SA.
دیدگاهی خوش‌بینانه این است که دیر یا زود ماهیت ماده تاریک و انرژی تاریک کشف خواهد شد. اولین نشانه‌های نتایج DESI حداقل روزنه امیدی برای دستیابی به این هدف ارائه می‌دهد.
فهرست کیهانی: اجزای مختلف کیهان که از مشاهدات ماهواره پلانک از تابش زمینه کیهانی به‌دست آمده‌اند. تصویر از جونز، مارتینز و تریمبل، «بازآفرینی علم»، CC BY-SA
اما ممکن است این اتفاق نیفتد. ممکن است جستجو کنیم و هیچ پیشرفتی در فهم این وضعیت نداشته باشیم. اگر چنین شود، نه‌تنها باید تحقیقاتمان را بازنگری کنیم، بلکه باید خود مطالعه کیهان‌شناسی را نیز از نو تعریف کنیم. باید یک مدل کیهان‌شناختی کاملاً جدید پیدا کنیم که هم به‌خوبی مدل کنونی‌مان کار کند و هم این تناقض را توضیح دهد. بدیهی است که این کار چالش بزرگی خواهد بود.
اما ممکن است این اتفاق نیفتد. ممکن است جستجو کنیم و هیچ پیشرفتی در فهم این وضعیت نداشته باشیم. اگر چنین شود، نه‌تنها باید تحقیقاتمان را بازنگری کنیم، بلکه باید خود مطالعه کیهان‌شناسی را نیز از نو تعریف کنیم. باید یک مدل کیهان‌شناختی کاملاً جدید پیدا کنیم که هم به‌خوبی مدل کنونی‌مان کار کند و هم این تناقض را توضیح دهد. بدیهی است که این کار چالش بزرگی خواهد بود.
برای بسیاری از علاقه‌مندان به علم، این یک چشم‌انداز هیجان‌انگیز و بالقوه انقلابی است. با این حال، این نوع بازآفرینی کیهان‌شناسی، و در واقع کل علم، چیز جدیدی نیست، همان‌طور که در کتاب «بازآفرینی علم» در سال ۲۰۲۳ بحث شده است.
جستجو برای دو عدد
در سال ۱۹۷۰، آلن سندیج مقاله‌ای پراستناد نوشت که به دو عدد اشاره داشت که ما را به پاسخ‌هایی درباره ماهیت انبساط کیهانی نزدیک‌تر می‌کنند. هدف او اندازه‌گیری این اعداد و کشف چگونگی تغییر آن‌ها با زمان کیهانی بود. این اعداد عبارتند از ثابت هابل (H₀) و پارامتر کاهش شتاب (q₀).
عدد اول به ما می‌گوید که کیهان با چه سرعتی در حال انبساط است. عدد دوم نشان‌دهنده اثر گرانش است: به‌عنوان یک نیروی جاذبه، گرانش باید علیه انبساط کیهانی عمل کند. برخی داده‌ها انحرافی از قانون هابل-لمتر را نشان داده‌اند که عدد دوم سندیج، q₀، معیاری برای آن است.
تا زمان پیشرفت‌هایی در سال ۱۹۹۷ توسط پروژه کیهان‌شناسی ابرنواختر ساول پرلموتر و تیم جستجوی ابرنواختر High-Z به رهبری آدام ریس و برایان اشمیت، هیچ انحراف قابل‌توجهی از خط مستقیم هابل پیدا نشد. هدف این پروژه‌ها جستجو و ردیابی ابرنواخترهایی بود که در کهکشان‌های بسیار دوردست منفجر می‌شدند.
این پروژه‌ها انحراف واضحی از خط مستقیم ساده قانون هابل-لمتر پیدا کردند، اما با یک تفاوت مهم: انبساط کیهان در حال شتاب گرفتن بود، نه کاهش سرعت. پرلموتر، ریس و اشمیت این انحراف را به ثابت کیهان‌شناختی انیشتین، که با حرف یونانی لامبدا (Λ) نشان داده می‌شود و به پارامتر کاهش شتاب مرتبط است، نسبت دادند.
کار آن‌ها جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۱۱ را برایشان به ارمغان آورد.
انرژی تاریک: ۷۰٪ کیهان
شگفت‌آور این است که این ماده لامبدا، که به‌عنوان انرژی تاریک نیز شناخته می‌شود، جزء غالب کیهان است. این نیرو انبساط کیهان را به حدی تسریع کرده که بر نیروی گرانش غلبه کرده و تقریباً ۷۰٪ از چگالی کل کیهان را تشکیل می‌دهد.
ما درباره ثابت کیهان‌شناختی، Λ، کم یا هیچ‌چیز نمی‌دانیم. در واقع، حتی نمی‌دانیم که آیا واقعاً ثابت است یا نه. انیشتین ابتدا در سال ۱۹۱۷، وقتی اولین مدل کیهان‌شناختی خود را بر اساس نسبیت عام ارائه داد، گفت که یک میدان انرژی ثابت وجود دارد، اما راه‌حل او نه منبسط می‌شد و نه منقبض. ثابت و بدون تغییر بود، بنابراین میدان هم باید ثابت می‌بود.
ساخت مدل‌های پیچیده‌تر که این میدان ثابت را در بر می‌گرفت، کار آسان‌تری بود: این مدل‌ها توسط فیزیکدان بلژیکی ژرژ لمتر، دوست انیشتین، توسعه یافتند. مدل‌های کیهان‌شناسی استاندارد امروزی بر اساس کارهای لمتر هستند و به‌عنوان مدل‌های ΛCDM (لامبدا ماده تاریک سرد) شناخته می‌شوند.
اندازه‌گیری‌های DESI به‌تنهایی کاملاً با این مدل سازگارند. اما با ترکیب آن‌ها با مشاهدات تابش زمینه کیهانی و ابرنواخترها، بهترین مدل تطبیقی مدلی است که شامل انرژی تاریکی می‌شود که در طول زمان کیهانی تکامل یافته و در آینده (به‌طور بالقوه) دیگر غالب نخواهد بود. به‌طور خلاصه، این به این معناست که ثابت کیهان‌شناختی، انرژی تاریک را توضیح نمی‌دهد.
فروپاشی بزرگ
در سال ۱۹۸۸، پی. جی. ای. پیبلز، برنده جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۹، همراه با بهارات راترا مقاله‌ای درباره امکان وجود یک ثابت کیهان‌شناختی متغیر با زمان نوشتند. زمانی که این مقاله منتشر شد، نظر جدی‌ای درباره Λ وجود نداشت.
این پیشنهاد جذابی است. در این صورت، فاز کنونی انبساط شتاب‌دار موقتی خواهد بود و در آینده‌ای به پایان می‌رسد. فازهای دیگر در تاریخ کیهانی نیز آغاز و پایانی داشته‌اند: تورم، دوران تسلط تابش، دوران تسلط ماده و غیره.
بنابراین، تسلط کنونی انرژی تاریک ممکن است با گذشت زمان کیهانی کاهش یابد، به این معنا که دیگر یک ثابت کیهان‌شناختی نخواهد بود. پارادایم جدید暗示 می‌کند که انبساط کنونی کیهان ممکن است در نهایت به یک «فروپاشی بزرگ» معکوس شود.
دیگر کیهان‌شناسان محتاط‌ترند، از جمله کارل سیگن که عاقلانه گفت: «ادعاهای خارق‌العاده به شواهد خارق‌العاده نیاز دارند.» داشتن چندین خط مستقل از شواهد که به یک نتیجه واحد اشاره کنند، حیاتی است. ما هنوز به آنجا نرسیده‌ایم.
پاسخ‌ها ممکن است از یکی از پروژه‌های در حال انجام امروزی بیاید – نه‌تنها DESI بلکه Euclid و J-PAS – که هدفشان کاوش در ماهیت انرژی تاریک از طریق نقشه‌برداری گسترده کهکشان‌هاست.
در حالی که خود عملکرد کیهان مورد بحث است، یک چیز مسلم است – زمان جذابی برای کیهان‌شناسی در پیش است.
ارتباط با تبریز امروز
اخبار ، گزارشات ، عکسها و فیلم های خود را برای ما ارسال دارید . برای ارسال میتوانید از طریق آدرس تلگرامی یا ایمیل استفاده کنید.
اشتراک در خبرنامه
برای اطلاع از آخرین خبرهای تبریز امروز در کانال تلگرام ما عضو شوید.
فرم تماس با تبریز امروز
کلیه حقوق این سایت متعلق به پایگاه خبری تبریز امروز بوده و استفاده از مطالب آن با ذکر منبع بلامانع
است.
طراحی وتولید
توسططراح وب سایت