پیشنهاد مدل کیهان شناسی جدیدی که وجود انرژی تاریک را نقض می‌کند!

باوجود اینکه ثابت شده انرژی تاریک، ۶۸ درصد کائنات را تشکیل داده، پژوهش جدیدی نشان می‌دهد شاید اصلا ماده تاریکی وجود نداشته باشد! محققان معتقدند مدل‌های استانداردی که تاکنون برای ساختار در حال تغییر جهان، پیشنهاد شده‌، شکست خورده‌اند، اما حالا آنها مدل جدیدی برای توجیه انبساط عالم پیشنهاد کرده‌اند که نیازی به انرژی تاریک ندارد. نتیجه این پژوهش در Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شد. با دیپ لوک همراه باشید…

جهان ما در بیگ بنگ شکل گرفت، یعنی ۱۳.۸ میلیارد سال پیش و از آن زمان تاکنون، در حال گسترش بوده است. شاهد این انبساط، قانون هابل است که مبتنی بر مشاهده کهکشان‌ها است و می‌گوید سرعت کهکشانی که از ما دور می‌شود،‌ به طور متوسط متناسب با فاصله‌اش از ماست. منجمان این سرعت بحرانی را با مشاهده خطوط طیفی یک کهکشان اندازه می‌گیرند. در این حالت، طیف کهکشانی که با سرعت بیشتری از ما دور می‌شود، با سرعت بیشتری به سوی قرمز حرکت می‌کند. از دهه ۱۹۲۰، بررسی سرعت‌ کهکشان‌ها باعث شد دانشمندان نتیجه بگیرند که کل جهان در حال انبساط است و تولد آن از یک نقطه بی‌نهایت کوچک آغاز شده است. در نیمه دوم قرن بیستم، منجمان، شاهدی برای ماده تاریک پیدا کردند. در واقع برای توضیح حرکت ستاره‌های درون کهکشان‌ها، نیاز به یک عامل اضافی بود که نام آن، ماده تاریک گذاشته شد. دانشمندان معتقدند بیش از ۲۷ درصد محتوای جهان را ماده تاریک تشکیل داده است. (برخلاف ماده معمولی که تنها ۵ درصد جهان را به خود اختصاص داده است). اما قضیه به همین‌جا ختم نشد: در دهه ۱۹۹۰، مشاهده انفجارهای ستاره‌های کوتوله سفید در سیستم‌های دوتایی که ابرنواختر نوع لا (La) نامیده می‌شوند، دانشمندان را متقاعد کرد که پای جز سومی به نام انرژی تاریک در میان است. انرژی تاریک حدود ۶۸ درصد کیهان را تشکیل می‌دهد و عامل شتاب انبساط جهان است.

تیمی از محققان مجارستانی-آمریکایی در پژوهشی جدید، وجود انرژی تاریک را در بوته آزمایش قرار داده و به دنبال توضیح دیگری برای تحول ساختار کیهان هستند. آنها معتقدند مدل‌های سنتی کیهان شناسی (مدل‌های مربوط به مطالعه مبدا و تحول جهان)، مبتنی بر تقریب‌هایی هستند که ساختار جهان را به درستی درنظر نمی‌گیرد و از طرفی ماده را با چگالی یکنواخت، فرض می‌کند.
معادلات نسبیت عام اینشتین که بسط جهان را توصیف می‌کنند، از لحاظ ریاضی، بسیار پیچیده هستند، به‌گونه‌ای که پس از صد سال، هیچ راه‌حلی با احتساب اثر ساختارهای کیهانی برای آنها پیدا نشده است. مشاهدات بسیار دقیق ابرنواخترها ثابت می‌کند جهان در حال شتاب است، اما به طور همزمان ما بر تقریب‌های بسیار بزرگی برای معادلات اینشتین تکیه کرده‌ایم که می‌توانند اثر عوارض جانبی جدی و مهمی را ایجاد کنند. یکی از این عوارض جانبی، لزوم انرژی تاریک در مدل‌های سازگار یافته با داده‌‌های مشاهداتی است.

طبق این مدل جدید، ماده تاریک و ماده معمولی، جهان را با ساختار کف مانندی، پر کرده‌اند. در این ساختار، کهکشان‌ها روی دیوارهای باریکی بین حباب‌های کف قرار می‌گیرند و به‌صورت ابرخوشه‌‌ها دسته‌بندی می‌شوند. در مقابل، درون حباب‌ها، تقریبا خالی از هر دو نوع ماده است. به کمک شبیه سازی کامپیوتری و مدلسازی اثر گرانش روی توزیع میلیون‌ها ذره‌ی ماده تاریک،‌ دانشمندان تحول جهان را بازسازی کردند. منظور از این تحول، تجمع ماده در جهان اولیه و سپس تشکیل ساختار بزرگ مقیاس کیهانی است.

در ویدئوی زیر، انواع مدل‌ های کیهان شناسی نمایش داده شده است. مربع سمت چپ و بالا با رنگ قرمز، مدل ماده تاریک سرد لاندا را نشان می‌دهد که انرژی تاریک را درنظر می‌گیرد. مدل کیهان شناسی جدید که با نام آورا (Avera) شناخته می‌شود، در مربع وسط بالا و با رنگ آبی، به ساختار جهان توجه کرده و به این ترتیب، لزوم انرژی تاریک را حذف می‌کند. مربع سمت راست بالا و با رنگ سبز، مدل اولیه کیهان شناسی اینشتین-سیتر را بدون انرژی تاریک نشان می‌دهد. در تک مربع پایین، افزایش فاکتور مقیاس (که نشان دهنده بزرگی است) به عنوان تابعی از زمان رسم شده است. در این نمودار، هر ۱Gya نشان‌دهنده یک میلیارد سال نوری است. رشد ساختار را می‌توانید در مربع‌های بالا ببینید. هر نقطه، نشان‌دهنده یک خوشه کهکشانی است. واحدهای مقیاس، مگاپارسک (Mpc) هستند که هر Mpc معادل ۳ میلیون میلیون میلیون کیلومتر است.

برخلاف شبیه سازی های سنتی که نشان‌ می‌داد جهان به آرامی در حال انبساط است، این ساختار جدید منجر به مدلی می‌شود که در آن، نواحی مختلف کیهان با سرعت‌‌های متفاوتی، گسترش می‌یابند. با این وجود، سرعت انبساط متوسط با مشاهدات حاضر (که یک شتاب سراسری را نشان می‌دهند)، سازگار است.
نویسندگان این مقاله می‌گویند:

نظریه نسبیت عام، برای فهم چگونگی تحول جهان متحول، لازم است. ما در مورد اعتبار آن، شکی نداریم، ولی چالش ما در مورد اعتبار راه‌حل‌های تقریبی آن است. یافته‌های ما متکی بر یک حدس ریاضی است که انبساط متفاوت بخش‌های متفاوت فضا را امکان‌پذیر می‌کند. این مدل جدید با نسبیت عام، سازگار بوده و چگونگی تاثیر تشکیل ساختار‌های پیچیده‌ی ماده روی انبساط جهان را نشان می‌دهد. این مسائل، نادیده گرفته می‌شدند و کسی به آنها توجه نمی‌کرد، اما درنظرگرفتن آنها می‌تواند شتاب جهان را بدون نیاز به انرژی تاریک توضیح دهد.

اگر نتایج این پژوهش، تایید شود، اثر مهمی روی مدل‌های کیهان شناسی داشته و جهت پژوهش‌های فیزیک را تغییر خواهد داد. در ۲۰ سال گذشته، منجمان و فیزیکدانان نظری، در مورد ماهیت انرژی تاریک، تحقیق می‌کنند، اما انرژی تاریک همچنان یکی از رازهای بزرگ فیزیک باقی مانده است. دانشمندان امیدوارند این مدل جدید، حداقل جان تازه‌ای در روح بحث‌ها و پژوهش‌های مربوط به انرژی تاریک بدمد…

مقاله اصلی را در زیر مشاهده کنید:

[gview file=”http://www.deeplook.ir/wp-content/uploads/2017/04/1607.08797.pdf” profile=”3″ save=”1″]