پاسخی احتمالی برای راز "انبساط کیهان"
* یکی از پژوهشگران دانشگاه ژنو با ارایه‌ی این نظریه که "جهان هستی در مقیاس بزرگ به طور کامل همگن نیست" به یک ستیز علمی درباره‌ی سرعت گسترش کیهان پایان داد.
 |
زمین، سامانه‌ی خورشیدی، کل کهکشان راه شیری و چند هزار کهکشان نزدیکمان، همگی در یک "حباب" بزرگ به قطر ۲۵۰ میلیون سال نوری روانند، پهنه‌ای از فضا که میانگینِ چگالیِ مواد در آن نصف دیگر بخش‌های کیهانست. این انگاره‌ایست که یک فیزیکدان نظری در دانشگاه ژنو (UNIGE) برای حل چیستانی که یک دهه است در جامعه‌ی علمی شکاف انداخته ارایه کرده است: این راز که کیهان با چه سرعتی دارد گسترده می‌شود (انبساط می‌یابد)؟
تا به امروز، دستکم دو روش محاسبه‌ی جداگانه برای اندازه‌گیری این نرخ، به دو مقدار (عدد) رسیده که تقریبا حدود ۱۰ درصد با هم اختلاف دارند، با انحرافی که از دید آماری سازگارناپذیر است. رویکرد تازه که در نشریه‌ی "فیزیکال ریویو بی" منتشر شده این واگرایی را از بین می‌برد بدون آن که به "فیزیک تازه‌ای" نیاز داشته باشد.
کیهان ما از زمان مهبانگ (انفجار بزرگ) در ۱۳.۸ میلیارد سال پیش تاکنون دارد گسترش می‌یابد- این گزاره‌ایست که نخستین بار توسط ژرژ لومتر، کشیش و فیزیکدان بلژیکی (۱۹۶۶-۱۸۹۴) پیشنهاد شد و ادوین هابل (۱۹۵۳-۱۸۸۹) نخستین بار آن را ثابت کرد. این اخترشناس آمریکایی در سال ۱۹۲۹ پی برد که کهکشان‌ها دارند از ما دور می‌شوند و نیز، هر چه کهکشانی دورتر باشد سرعت دور شدنش هم بیشتر است.
این نشان می‌داد که زمانی در گذشته بوده که همه‌ی کهکشان‌ها در یک نقطه جای داشته‌اند، زمانی که تنها می‌تواند با مهبانگ سازگاری داشته باشد. این به پیدایش قانون هابل-لومتر انجامید، و همچنین به معرفی ثابت هابل (H0) که آهنگ گسترش کیهان را می‌نمایاند.
بهترین برآورد کنونی از ثابت هابل چیزی حدود ۷۰ (کیلومتر بر ثانیه)/مگاپارسک است- یعنی گسترش کیهان دارد در هر ۳.۲۶ سال نوری، ۷۰ کیلومتر بر ثانیه سریع‌تر می‌شود. مساله اینست که برای این اندازه‌گیری، دو روش ناسازگار وجود دارد.
ابرنواخترهای گهگاهی
روش نخست بر پایه‌ی تابش زمینه‌ی ریزموج کیهانی است: تابش ریزموجی که از همه جای فضا به سوی ما می‌آید و در زمانی گسیلیده شده که کیهان به اندازه‌ی کافی سرد شده بود تا نور بتواند آزادانه منتشر شود (حدود ۳۷۰ هزار سال پس از مهبانگ). با به کار بردن داده‌های دقیقِ فضاپیمای پلانک، و به توجه به این واقعیت که که کیهان همگن و همسانگرد است، و پیش بردن سناریو به کمک نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین، مقدارِ ۶۷.۴ برای ثابت هابل به دست آمد.
روش دوم بر پایه‌ی ابرنواخترهایی‌ست که هر از گاهی در کهکشان‌های دوردست پدیدار می‌شوند. این رویدادهای بسیار درخشان امکان سنجشِ بسیار دقیقی از فاصله‌ی خود را برای ما فراهم می‌کنند [ابرنواخترهای گونه‌ی "یکم ای" که می‌توانیم با دقتی بسیار بالا فاصله‌شان را اندازه بگیریم-م]، و از این راه توانسته‌ایم عدد ۷۴ را برای ثابت هابل به دست بیاوریم.
لوکاس لومبریسر، استاد فیزیک نظری در دانشکده‌ی علوم دانشگاه ژنو می‌گوید: «این دو مقدار با گذشت سال‌ها پیوسته دقیق و دقیق‌تر شده‌اند ولی همچنان متفاوت با یکدیگر باقی مانده‌اند. مدت چندانی نگذشت که جدال علمی به پا شد و حتی این امید هیجان‌آور پدید آمد که شاید با "فیزیک تازه‌ای" روبرو باشیم.»
برای کم کردن این اختلاف، پرفسور لومبریسر این نظریه را مطرح کرده که کیهان برخلاف آنچه گفته شده همگن نیست، انگاره‌ای که برای مقیاس‌های به نسبت میانگین آشکار و بدیهی به نظر می‌رسد.
شکی نیست که پراکندگی مواد درون یک کهکشان با بیرون آن متفاوت است. ولی در نظر گرفتن نوسان‌هایی در چگالی میانگینِ موادِ محاسبه شده در حجمی هزاران برابر بزرگ‌تر از یک کهکشان دشوارتر است.
حباب هابل
پرفسور لومبریسر ادامه می‌دهد: «اگر ما در یک گونه "حباب" غول‌آسا باشیم، جایی که چگالی مواد به اندازه‌ی چشمگیری پایین‌تر از چگالی شناخته شده برای کل کیهان است، این می‌تواند پیامدهایی برای فاصله‌ی ابرنواخترها، و سرانجام بر تعیین ثابت هابل داشته باشد.»
تنها چیزی که برای این "حباب هابل" نیاز خواهد بود اینست که به اندازه‌ی کافی بزرگ باشد تا کهکشانی که برای اندازه‌گیری فاصله‌ها نقش مرجع دارد را هم در بر بگیرد.
این فیزیکدان با تعیین قطر ۲۵۰ میلیون سال نوری برای این حباب محاسبه کرد که اگر چگالی مواد درون آن ۵۰ درصد کمتر از چگالی دیگر جاهای کیهان باشد، مقدار تازه‌ای برای ثابت هابل به دست خواهد آمد که با مقدارِ به دست آمده از راه تابش زمینه‌ی ریزموج کیهان سازگار خواهد بود.
پرفسور لومبریسر می‌گوید احتمال این که چنین نوسان چگالی‌ای در این مقیاس باشد ۱ در ۲۰ تا ۱ در ۵ است، که بدین معناست که خیالپردازی یک نظریه‌پرداز نیست. منطقه‌های بسیاری مانند حباب ما در کیهان پهناور وجود دارد.
--------------------------------------------
تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:
واژه‌نامه:
UNIGE - expansion - earth - solar system - Milky Way - galaxy - University of Geneva - Physics Letters B - Big Bang - Belgian - Georges Lemaître - Edwin Hubble - Hubble-Lemaître law - Hubble constant - H0 - supernova - cosmic microwave background - microwave - Planck space mission - homogeneous - isotropic - Einstein - general relativity - Lucas Lombriser - Theoretical Physics Department - Faculty of Sciences - Hubble Bubble -
منبع: دانشگاه ژنو
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان
0 دیدگاه شما:
ارسال یک نظر