آیا انرژی تاریک غیرضروری است؟ – سایت علمی بیگ بنگ
بیگ بنگ: ریاضیدانان مدل استاندارد کیهانشناسی را به چالش کشیدند. ریاضیدانانی از دانشگاه کالج لندن و دانشگاه کالیفرنیا، دیویس مدعی شدهاند که انبساط شتابدار جهان را میتوان بدون نیاز به «انرژی تاریک» توضیح داد؛ نتیجهای که در صورت تأیید، میتواند ضربهای جدی به مدل استاندارد کیهانشناسی موسوم به ΛCDM (لامبدا-ماده تاریک سرد) وارد کند؛ مدلی که نزدیک به سه دهه مبنای درک ما از جهان بوده است.
به گزارش بیگ بنگ، حدود ۳۰ سال پیش، انرژی تاریک بهعنوان نیرویی فرضی برای توضیح شتاب گرفتن انبساط جهان معرفی شد. ریشه این ایده به معادلات نسبیت عام آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۵ بازمیگردد. اینشتین برای آنکه جهان را ایستا توصیف کند، عاملی ضدگرانشی به نام ثابت کیهانشناسی را به معادلات خود افزود.
اما پس از آنکه ادوین هابل در سال ۱۹۲۹ نشان داد جهان در حال انبساط است، اینشتین ثابت کیهانشناسی را «بزرگترین اشتباه زندگیام» نامید؛ زیرا بدون آن، نظریهاش خود به خود انبساط جهان را پیشبینی میکرد. با این حال، در دهه ۱۹۹۰ و پس از کشف شتابدار بودن انبساط جهان، ثابت کیهانشناسی بار دیگر به صحنه بازگشت و بهعنوان توضیحی برای انرژی تاریک مورد استفاده قرار گرفت.
پروفسور “بلیک تمپل” و همکارانش میگویند: «فضا-زمانهای فریدمن از زمان لمتر و هابل، پایه و اساس کیهانشناسی مدرن بودهاند. این مدلها بر راهحلهای معادلات میدان اینشتین استوارند که توسط الکساندر فریدمن در دهه ۱۹۲۰ ارائه شدند.» آنها توضیح میدهند که اینشتین ابتدا راهحلهای فریدمن را رد کرد، زیرا باور داشت جهان ایستا است؛ اما بعدها درستی آنها را پذیرفت. سپس در سال ۱۹۳۱ نیز مدل جهان ایستا را ناپایدار دانست و مدل جهان در حال انبساط را بهترین توضیح برای شکلگیری کیهان توصیف کرد.
اما اکنون پژوهشگران ادعا میکنند: «در مقاله جدید خود نشان دادیم که تمام فضا-زمانهای فریدمن در برابر اختلالات شعاعی، در هر مرتبهای، ناپایدار هستند.» این تیم در جستجوی توضیحی جایگزین برای انبساط شتابدار کیهان بود.
“تمپل” میگوید: «ابتدا تصور کردیم شاید جهان به دلیل وجود یک موج ضربهای عظیم در حال انبساط باشد و شتاب مشاهدهشده ناشی از گسترش آن موج باشد.» آنها سپس به خانوادهای از راهحلهای خودمتشابه (Self-Similar) در دوران تابشی بیگ بنگ رسیدند؛ راهحلهایی که الگوهایشان در مقیاسهای مختلف یکسان باقی میماند.
در این پژوهش، دانشمندان از نسخهای متشابه از معادلات اینشتین استفاده کردند تا مدل استاندارد کیهانشناسی را بهعنوان یک نقطه تعادل در این معادلات توصیف کنند. این چارچوب امکان بررسی کامل پایداری مدل استاندارد و بهطور کلی تمام فضا-زمانهای فریدمن در دوران سلطه ماده را فراهم میکند.
نتیجه اصلی آنها این است: «همانطور که مدل ایستای اینشتین ناپایدار بود، تمام فضازمانهای فریدمن نیز در مقیاسهای بزرگ، نسبت به اختلالات شعاعی ناپایدار هستند.» به گفته پژوهشگران، این نتیجه میتواند نشان دهد که مدل ΛCDM، چه با انرژی تاریک و چه بدون آن، راهحل پایداری برای معادلات نسبیت عام، نیست.
آنها معتقدند جهان در نزدیکی مرکز تقارن خود تقریباً شبیه مدل فریدمن به نظر میرسد، اما در فواصل بسیار دور، بهطور طبیعی از آن منحرف شده و شتابهایی متفاوت از پیشبینی مدل استاندارد ایجاد میکند. به گفته این تیم، انبساط شتابدار جهان ممکن است مستقیماً از معادلات اینشتین–اوایلر ناشی شود و نیازی به افزودن ثابت کیهانشناسی یا انرژی تاریک نداشته باشد.
این نتیجه همچنین اصل مشهور کوپرنیکی را زیر سؤال میبرد؛ اصلی که میگوید زمین و جایگاه ما در جهان موقعیت ویژهای ندارد. “تمپل” در این باره میگوید: «هم مدل ΛCDM و هم یک جهان کاملاً متقارن کروی، نیازمند آن هستند که ما در موقعیتی خاص از جهان قرار داشته باشیم تا مدل از نظر فیزیکی قابل قبول باشد.» وی افزود: «اگر اصل کوپرنیکی یکی از این دو مدل را رد کند، باید دیگری را نیز رد کند.»
این پژوهش فعلاً یک نتیجه ریاضی و نظری است و به معنای رد شدن قطعی «انرژی تاریک» نیست. مدل ΛCDM همچنان موفقترین مدل در توضیح مشاهداتی مانند تابش پسزمینه کیهانی، توزیع کهکشانها و ابرنواخترها، محسوب میشود. برای پذیرش این نظریه جدید، باید نشان داده شود که میتواند تمام این مشاهدات را دستکم به همان خوبی توضیح دهد. جزئیات بیشتر این پژوهش در Proceedings of the Royal Society A منتشر شده است.
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: sci.news
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=109678
