بیگ بنگ: کیهان در حال انبساط است. سرعت این انبساط توسط ثابت هابل-لومتر توصیف شده است. اما در مورد بزرگی این ثابت اختلاف نظر وجود دارد: روش‌های اندازه‌گیری مختلف، مقادیر متناقضی ارائه می‌دهند.
به گزارش بیگ بنگ، این به اصطلاح «تنش هابل» برای کیهان‌شناسان معما ایجاد کرده است. محققان دانشگاه‌های بُن و سنت اندروز اکنون راه‌حل جدیدی پیشنهاد کردند: با استفاده از نظریه جایگزین گرانش، اختلاف در مقادیر اندازه‌گیری شده به راحتی قابل توضیح است، این باعث حذف “تنش هابل” می‌شود.
انبساط کیهان باعث دور شدن کهکشان‌ها از یکدیگر می‌شود. سرعت انجام این کار با فاصله‌ی بین آنها متناسب است. به طور مثال، اگر کهکشان الف دو برابر کهکشان ب از زمین فاصله داشته باشد، فاصله‌ی آن از ما نیز دو برابر سریع‌تر می‌شود. “ادوین هابل” ستاره‌شناس آمریکایی یکی از اولین افرادی بود که این ارتباط را تشخیص داد.
برای محاسبه‌ی سرعت دور شدن دو کهکشان از یکدیگر، لازم است بدانیم که چقدر از هم فاصله دارند. با این حال، این نیز مستلزم ثابتی است که این فاصله باید در آن ضرب شود. این ثابت هابل-لومتر یک پارامتر اساسی در کیهان‌شناسی محسوب می‌شود. مقدار آن را می‌توان مثلاً با نگاه کردن به مناطق بسیار دور کیهان تعیین کرد. این مقدار، سرعت تقریباً ۲۴۴۰۰۰ کیلومتر در ساعت در هر مسافت مگاپارسکی را نشان می‌دهد (یک مگاپارسک کمی بیش از سه میلیون سال نوری است).
کدام سرعت درست است؟
پروفسور “پاول کروپا” از موسسه تابش و فیزیک هسته‌ای هلمهولتز در دانشگاه بُن توضیح می‌دهد: «همچنین شما می‌توانید به اجرام آسمانی که بسیار به ما نزدیک‌تر هستند – به اصطلاح ابرنواخترهای نوع یک a که نوع خاصی از ستاره‌های در حال انفجار هستند – نگاه کنید.» می‌توان فاصله‌ی یک ابرنواختر نوع یک a تا زمین را بسیار دقیق مشخص کرد. همچنین می‌دانیم که اشیاء درخشان زمانی که از ما دور می‌شوند رنگشان تغییر می‌کند – و هرچه سریع‌تر حرکت کنند، تغییر قوی‌تر می‌شود. این شبیه آمبولانسی است که وقتی از ما دور می‌شود صدای آژیر آن عمیق‌تر می‌شود.
اگر اکنون سرعت ابرنواخترهای نوع یک a را از تغییر رنگ آنها محاسبه کنیم و آن را با فاصله‌ی آنها مرتبط کنیم، به مقدار متفاوتی برای ثابت هابل-لومتر می‌رسیم – یعنی چیزی کمتر از ۲۶۴۰۰۰ کیلومتر در ساعت در هر فاصله‌ی مگاپارسکی. “کروپا” می‌گوید: «بنابراین به نظر می‌رسد که جهان در اطراف ما سریع‌تر منبسط می‌شود – یعنی تا فاصله‌ای حدود سه میلیارد سال نوری – نسبت به کل آن و واقعاً نباید اینطور باشد.»
با این حال، اخیراً مشاهده‌ای وجود دارد که می‌تواند این امر را توضیح دهد. بر این اساس، زمین در منطقه‌ای از فضا قرار دارد که در آن ماده‌ی نسبتاً کمی وجود دارد – قابل‌مقایسه با یک حباب هوا در یک کیک. چگالی ماده در اطراف حباب بیشتر است. نیروهای گرانشی از این ماده‌ی پیرامونی سرچشمه می‌گیرند که کهکشان‌های موجود در حباب را به سمت لبه‌های حفره می‌کشاند. دکتر “ایندرانیل بانیک” از دانشگاه سنت اندروز گفت: «به همین دلیل است که این اجرام سریع‌تر از آنچه واقعاً انتظار می‌رود از ما دور می‌شوند.» بنابراین، انحرافات را می‌توان به سادگی با یک «کم تراکمی» محلی توضیح داد.
در واقع، بتازگی یک گروه تحقیقاتی دیگر میانگین سرعت تعداد زیادی کهکشان را که ۶۰۰ میلیون سال نوری از ما فاصله دارند، اندازه‌گیری کردند. “سرگیج مازورنکو” از گروه تحقیقاتی کروپا که در مطالعه‌ی حاضر شرکت کرده گفت: «مشخص شد که این کهکشان‌ها چهار برابر سریع‌تر از آنچه مدل استاندارد کیهان‌شناسی امکانپذیر می‌کند از ما دور می‌شوند.»
حباب در خمیر کیهان
علت این است که مدل استاندارد چنین کم تراکمی یا «حباب‌هایی» را ارائه نمی‌کند – آنها در واقع نباید وجود داشته باشند. در عوض، ماده باید به طور مساوی در فضا توزیع گردد. با این حال، اگر چنین بود، به آسانی نمی‌شد توضیح داد که کدام نیروها کهکشان‌ها را به سرعت حرکت می‌دهند.
“کروپا” می‌گوید: «مدل استاندارد مبتنی بر نظریه‌ای درباره‌ی ماهیت گرانش است که آلبرت اینشتین ارائه کرده است. با این حال، نیروهای گرانشی ممکن است متفاوت از آنچه اینشتین انتظار داشت، رفتار کنند. کارگروه‌ها از دانشگاه‌های بُن و سنت اندروز از نظریه‌ی گرانش اصلاح شده در شبیه‌سازی کامپیوتری استفاده کرده‌اند.
این «دینامیک نیوتنی اصلاح شده» (مخفف: MOND) چهار دهه پیش توسط فیزیکدانی بنام “مُردهای میلگروم” پیشنهاد شد. امروزه هنوز هم به عنوان یک نظریه خارجی در نظر گرفته می‌شود. “کروپا” می‌گوید: «اما در محاسبات ما، نظریۀ دینامیک نیوتنی اصلاح شده، وجود چنین حباب‌هایی را به دقت پیش‌بینی می‌کند.»
اگر فرض کنیم که گرانش واقعاً مطابق فرضیات میلگروم رفتار می‌کند، آنگاه تنش هابل “ناپدید” می‌شود: در واقع فقط یک ثابت برای انبساط جهان وجود خواهد داشت و انحرافات مشاهده شده ناشی از بی‌نظمی در توزیع ماده است. جزئیات بیشتر این پژوهش در اعلامیه‌های ماهانه انجمن سلطنتی نجوم منتشر شده است.
ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: phys.org
دیدگاهتان را بنویسید