نیروی مرموزی مانع رشد جهان می‌شود

مجموعه: اخبار علمی و آموزشی

تاریخ انتشار : سه شنبه, 28 شهریور 1402 15:02

به گزارش ایسنا به نقل از اس‌ای، از منظر کلی، کهکشان‌های کیهان ما مانند کفی که روی سطح اقیانوس وجود دارد، به صورت توده‌ها و رشته‌ها به سمت اطراف کشیده می‌شوند.

این شبکه درخشان میلیاردها سال طول کشیده تا گردهم بیاید و به تدریج تحت هدایت گرانش از چیزی که میلیاردها سال پیش به شکل یک مه از ذرات سفید داغ و تازه بیرون آمده از کوره‌ی انفجار بزرگ(مه‌بانگ) خارج شده بود، جمع شود.

از آنجایی که این رشد برای ما انسان‌های فانی آهسته به نظر می‌رسد، فیزیکدانان دانشگاه میشیگان به نام‌های نات-مین انگوین(Nhat-Minh Nguyen)، دراگان هوترر(Dragan Huterer) و یووی ون(Yuewei Wen) می‌خواهند آن را حتی بیشتر کنند و یکی از آزاردهنده‌ترین مسائل علم را در این فرآیند حل کنند.

بهینه‌سازی پیشنهادی آنها برای مدلی که در حال حاضر به بهترین شکل جهان ما را توصیف می‌کند، می‌تواند تضاد قابل توجهی را در مشاهدات جهان در حال انبساط حل و فصل کند.

پژوهشگران می‌گویند، امروزه به نظر می‌رسد فضای خالی بیشتری نسبت به دیروز وجود دارد. به نظر می‌رسد چیزی باعث رشد نیستی می‌شود و راه خود را به شکاف‌های بین کهکشان‌ها باز می‌کند تا به آرامی ساختار مقیاس بزرگ کیهان را با سرعت فزاینده‌ای از هم جدا کند.

از آنجایی که نمی‌دانیم پشت این هل دادن اسرارآمیز چیست، از آن به عنوان انرژی تاریک یاد می‌کنیم.

انگوین، نویسنده اصلی این پژوهش می‌گوید: اگر گرانش مانند تقویت‌کننده‌ای عمل می‌کند که آشفتگی‌های ماده را افزایش می‌دهد تا به ساختاری در مقیاس بزرگ تبدیل شود، انرژی تاریک مانند یک تضعیف کننده عمل می‌کند که این آشفتگی‌ها را کاهش می‌دهد و رشد ساختار را کند می‌کند.

وی افزود: با بررسی چگونگی خوشه‌بندی و رشد ساختار کیهانی، می‌توانیم ماهیت گرانش و انرژی تاریک را درک کنیم.

سرعت دقیق انبساط جهان که به ثابت هابل(H۰) معروف است، روشن و مشخص نیست. اگر نحوه عقب نشینی انواع خاصی از ستارگان در حال انفجار را اندازه‌گیری کنید، ممکن است به شتاب ۷۴ کیلومتر در ثانیه به ازای هر مگ‌پارسک داشته باشید. با استفاده از «پژواک نور» تشعشعات که هنوز پس از انفجار بزرگ - پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) – وجود دارد، سرعت H۰ به حدود ۶۷ کیلومتر در ثانیه نزدیک‌تر است.

این اختلاف ممکن است تفاوت چندانی به نظر نرسد، اما این اختلاف در بررسی‌های مختلفی ادامه یافته است، به طوری که دیگر نمی‌توان آن را به عنوان یک خطای بی‌اهمیت در نظر گرفت.

انگوین، هوترر و وِن نگاهی تازه به مدل کیهان شناسی تطابق مسطح ΛCDM به عنوان منبع بالقوه فرضیات اشتباه گرفته شده انداختند. اگر کیهان‌شناسی یک بازی شطرنج باشد، این تخته و مهره‌ها همان‌طور که روی کاشی‌های نسبیت عام قرار دارند، با فشار انرژی تاریک حرکت می‌کنند و توسط تأثیرات گرانشی ماده تاریک هم‌تراز می‌شوند.

با مرور حرکت این مهره‌های شطرنج می‌توانیم به طور موثر ببینیم که بازی چگونه آغاز شده، از یک انفجار لحظه‌ای و تورم سریع کیهان و زمانی که اولین ستاره‌ها فرو می‌ریزند، تا شکل‌گیری کهکشان‌ها و ظهور نهایی آنها به شکل رشته‌های غول‌پیکر و به هم پیوسته.

اگر به دلایلی این فرآیند از آنچه توسط مدل تطابق پیش‌بینی شده منحرف شود و مانع رشد ساختار مقیاس بزرگ جهان شود، اختلاف بین اندازه‌های مختلف انبساط شتاب‌دهنده جهان از بین می‌رود.

پژوهشگران از ترکیبی از اندازه‌گیری‌های مربوط به امواج در شبکه کیهانی، رویدادهای همگرایی گرانشی و جزئیات در پس‌زمینه مایکروویو کیهانی استفاده کردند تا به یک نتیجه آماری قانع‌کننده برسند که شبکه کیهانی کندتر از پیش‌بینی مدل کیهان‌شناسی تطابق مسطح ΛCDM در حال رشد است.

انگوین می‌گوید: تفاوت در این نرخ‌های رشد که به طور بالقوه کشف کرده‌ایم، با نزدیک شدن به روزگار فعلی برجسته‌تر می‌شود. این کاوشگرهای مختلف به ‌صورت جداگانه و جمعی نشان‌دهنده سرکوب رشد جهان هستند. ما به هر حال یا برخی از خطاهای سیستماتیک را در هر یک از این کاوش‌ها از دست می‌دهیم یا برخی از فیزیک‌های جدید و قدیمی را در مدل استاندارد خود از دست می‌دهیم.

در حالی که هیچ رقیب آشکاری برای آنچه که می‌تواند مانع رشد شبکه کیهانی شود وجود ندارد، اندازه‌گیری‌های آینده از ساختار مقیاس بزرگ کیهان حداقل ممکن است به نیاز به بررسی بیشتر این ایده اشاره کند.

۱۳.۷ میلیارد سال طول کشیده تا کیهان به این شکل کنونی به نظر برسد، پس چیزی نیست اگر ما چند سال دیگر صبر کنیم تا راز این چین و چروک‌های کیهانی را کشف کنیم.

این پژوهش در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.