جهان با چه سرعتی داره منبسط میشه؟ اینشتین هم اشتباه کرد؟

چرا جهان داره با این سرعت زیاد منبسط میشه؟

بعد از ۲۵ سال که این قضیه کشف شده، هنوزم این موضوع یکی از بزرگترین سوالای علمی به حساب میاد. حل این سوال یه جورایی نیازمند اینه که قوانین پایه فیزیک رو بررسی کنیم، قوانین مثل نسبیت عام اینشتین. یه گروه از دانشگاه‌های ژنو (UNIGE) و تولوز III – پل ساباتیه اومدن پیش‌بینی‌های اینشتین رو با اطلاعاتی که از پروژه انرژی تاریک به دست اومده، مقایسه کردن. دانشمندا یه تفاوت کوچیکی پیدا کردن که تو زمان‌های مختلف کیهانی فرق داشت. این نتایج که تو مجله‌ی Nature Communications چاپ شده، اعتبار نظریه‌های اینشتین رو تو توضیح دادن پدیده‌هایی که فراتر از منظومه شمسی هستن و تو مقیاس جهانی، به چالش می‌کشه.

نظریه اینشتین و تغییر جهت نور

بر اساس نظریه آلبرت اینشتین، جهان به خاطر وجود ماده شکلش عوض میشه، انگار که یه ورق بزرگ و انعطاف‌پذیر داریم. این تغییر شکل‌ها که به خاطر گرانش اجرام آسمانی به وجود میان، بهشون میگن “چاه‌های گرانشی”. وقتی نور از این چارچوب نامنظم رد میشه، مسیرش به خاطر این چاه‌ها خم میشه، مثل این که از یه عدسی شیشه‌ای رد بشه. البته تو این مورد، گرانش هست که نور رو خم می‌کنه، نه شیشه. به این پدیده میگن “همگرایی گرانشی” و دیدن و بررسی این پدیده می‌تونه اطلاعاتی در مورد اجزا، تاریخچه و انبساط جهان بهمون بده. اولین باری که این پدیده رو اندازه گرفتن تو سال 1919 و طی یه خورشید گرفتگی بود که با این کار نظریه اینشتین تایید شد و مشخص شد خم شدن نور دو برابر بیشتر از اون چیزیه که اسحاق نیوتن پیش‌بینی کرده بود. این تفاوت به خاطر اضافه شدن یه چیز مهم توسط اینشتین بود: تغییر شکل زمان، که علاوه بر تغییر شکل فضا، باعث می‌شه نور اون‌جوری که باید، خم بشه.

نظریه در برابر داده‌ها

این معادله‌ها هنوزم تو لبه‌های جهان اعتبار دارن؟ این سوالی هست که دانشمندا دارن دنبالش می‌کنن و می‌خوان چگالی ماده تو کیهان رو اندازه بگیرن و بفهمن که سرعت انبساطش چقدره. یه گروه از دانشگاه‌های ژنو (UNIGE) و تولوز III – پل ساباتیه با استفاده از اطلاعاتی که از پروژه انرژی تاریک به دست آوردن و شکل صدها میلیون کهکشان رو بررسی کردن، اطلاعات جدیدی رو در اختیارمون گذاشتن. “تا الان، از داده‌های پروژه انرژی تاریک برای اندازه‌گیری توزیع ماده تو جهان استفاده می‌کردیم.”

تحقیقات جدید در مورد تغییر شکل زمان و فضا

تو این مطالعه، ما از این اطلاعات برای اندازه‌گیری مستقیم تغییر شکل زمان و فضا استفاده کردیم که این بهمون اجازه میده نتایج خودمون رو با پیش‌بینی‌های اینشتین مقایسه کنیم.” این حرف‌های کامیل بون‌وین هستن، که استاد بخش فیزیک نظری دانشگاه ژنو (UNIGE) هستن و این تحقیق رو رهبری کردن.

یه تفاوت کوچیک

اطلاعاتی که از انرژی تاریک به دست اومده، به دانشمندا اجازه میده که به عمق فضا نگاه کنن و برن به زمان‌های خیلی دور. گروه فرانسوی-سوئیسی ۱۰۰ میلیون کهکشان رو تو چهار تا زمان مختلف تو تاریخ جهان بررسی کردن: ۳.۵، ۵، ۶ و ۷ میلیارد سال پیش. این اندازه‌گیری‌ها نشون میده که چطور چاه‌های گرانشی تو طول زمان تغییر کردن و بیشتر از نصف تاریخ کیهان رو پوشش میدن.

“ما فهمیدیم که تو زمان‌های دور – ۶ و ۷ میلیارد سال پیش – عمق چاه‌ها با پیش‌بینی‌های اینشتین همخوانی دارن. ولی نزدیک‌تر به زمان حال، یعنی ۳.۵ و ۵ میلیارد سال پیش، این چاه‌ها یه کم کم‌عمق‌تر از اون چیزی هستن که اینشتین گفته بود.” این حرف‌های ایزاک توتوسائوس هستن، که یه ستاره‌شناس هستن تو موسسه تحقیقات اخترفیزیک و سیاره‌شناسی (IRAP/OMP) دانشگاه تولوز III – پل ساباتیه و نویسنده اصلی این مقاله.

همچنین تو این دوره زمانی که به امروز نزدیک‌تره، گسترش جهان شروع کرد به سرعت گرفتن. پس، جواب این دو تا پدیده – سرعت گرفتن جهان و کم‌شدن رشد چاه‌های گرانشی – می‌تونه یه چیز باشه: گرانش ممکنه تو مقیاس‌های بزرگ‌تر از قوانینی که اینشتن پیش‌بینی کرده، فرق داشته باشه.

به چالش کشیدن اینشتین؟

“نتایج ما نشون میده که یه عدم تطابق ۳ سیگما بین پیش‌بینی‌های اینشتین و اون چیزی که اندازه‌گیری کردیم، وجود داره. تو زبان فیزیک، این مقدار از عدم تطابق توجه ما رو جلب می‌کنه و نشون میده که باید بیشتر تحقیق کنیم. ولی این عدم تطابق تو این مرحله به اندازه‌ای بزرگ نیست که نظریه اینشتین رو رد کنه. واسه این کار، ما باید به ۵ سیگما برسیم. بنابر این، خیلی مهمه که اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری انجام بشه تا این نتایج اولیه تایید بشن یا رد بشن و مشخص بشه که این نظریه تو جهان ما، تو فاصله‌های خیلی زیاد، درسته یا نه.” این حرف‌های ناستاسیا گریم هستن، محقق بخش فیزیک نظری دانشگاه ژنو و همکار نویسنده این مقاله.

این گروه دارن آماده میشن که اطلاعات جدیدی رو از تلسکوپ فضایی اقلیدس که یه سال پیش پرتاب شده، بررسی کنن. چون اقلیدس جهان رو از فضا نگاه می‌کنه، اندازه‌گیری‌هاش از همگرایی گرانشی خیلی دقیق‌تر خواهد بود. به علاوه، انتظار میره که تو طول شش سال ماموریت، حدود ۱.۵ میلیارد کهکشان رو ببینه. این موضوع باعث میشه اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری از تغییرات زمان-فضا داشته باشیم و بتونیم به عقب برگردیم و معادلات اینشتین رو آزمایش کنیم.

“`