آیا انرژی تاریک یک خطای دید کیهانی است ؟

انقلاب در کیهان‌شناسی: آیا داستان انبساط شتاب‌دار جهان به پایان رسیده است؟ 

در پهنه‌ی بی‌کران کیهان، ما انسان‌ها همواره به دنبال پاسخ‌هایی برای عمیق‌ترین پرسش‌های خود بوده‌ایم. داستان ما از کجا آغاز شد؟ و سرنوشت نهایی این جهان پهناور چیست؟ 

برای دهه‌ها، اخترشناسان با بهره‌گیری از درخشان‌ترین رویدادهای کیهانی، یعنی انفجار ستارگان، روایتی از یک جهان در حال انبساط شتابان را برای ما ترسیم کرده بودند. اما اکنون، پژوهشی شگرف و جسورانه، این روایت را به چالش می‌کشد و ما را در آستانه‌ی یک دگرگونی بزرگ در درکمان از کیهان قرار می‌دهد. داستان از جایی آغاز می‌شود که دانشمندان برای نقشه‌برداری از تاریخ انبساط کیهان، به سراغ فانوس‌های دریایی کیهان رفتند: ابرنواخترهای نوع یک-اِی (Type Ia Supernovae: انفجارهای عظیم ستارگانی که به عنوان شمع استاندارد یا معیاری برای سنجش فواصل کیهانی به کار می‌روند). 

این انفجارها، به دلیل درخشندگی تقریباً یکسان و قابل پیش‌بینی‌شان، به اخترشناسان اجازه می‌دهند تا فاصله کهکشان‌های دوردست را اندازه‌گیری کنند و سرعت دور شدن آن‌ها را بر روی نموداری به نام نمودار هابل (Hubble Diagram) ثبت کنند. در اواخر دهه ۱۹۹۰، تحلیل این نمودارها کشف تکان‌دهنده‌ای را به همراه داشت: انبساط جهان نه تنها در حال کند شدن نیست، بلکه با سرعتی فزاینده در حال شتاب گرفتن است. این کشف، که جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۱۱ را به ارمغان آورد، پای مفهومی اسرارآمیز به نام انرژی تاریک (Dark Energy: نوعی انرژی ناشناخته که نیروی ضدگرانش تولید کرده و عامل انبساط شتاب‌دار کیهان پنداشته می‌شود) را به میان کشید. اما گروهی از پژوهشگران به رهبری پروفسور یانگ-ووک لی از دانشگاه یانسه در کره جنوبی، تصمیم گرفتند یکی از مفروضات کلیدی و پنهان در این اندازه‌گیری‌ها را بازآزمایی کنند.

 فرض بر این بود که تمام ابرنواخترهای نوع یک-اِی، پس از تصحیحات لازم، رفتاری یکسان دارند؛ فارغ از اینکه در چه کهکشانی و با چه سنی منفجر شده‌اند. پژوهش جدید نشان می‌دهد که این فرض، همچون دکمه‌ی اولی که اشتباه بسته شده، کل پیراهن کیهان‌شناسی ما را کج کرده است. این تیم با بررسی نمونه‌ای بسیار بزرگتر شامل ۳۰۰ کهکشان میزبان، با اطمینان آماری خیره‌کننده ۹۹.۹۹۹ درصد دریافتند که درخشندگی استانداردشده‌ی این ابرنواخترها، با میانگین سنی ستارگان کهکشان میزبانشان ارتباطی مستقیم دارد. به بیان ساده‌تر، انفجارهایی که از ستارگان والد (Progenitor Stars: ستاره‌هایی که در نهایت به ابرنواختر تبدیل می‌شوند) جوان‌تر به وجود می‌آیند، پس از تصحیح، کمی کم‌نورتر به نظر می‌رسند، در حالی که انفجارهای برخاسته از جمعیت‌های ستاره‌ای پیرتر، اندکی درخشان‌تر هستند.

 این خطای سیستماتیک از آنجا اهمیت می‌یابد که فاصله در کیهان با زمان گره خورده است. هرچه دورتر را می‌نگریم، به گذشته‌ای دورتر و به کهکشان‌هایی جوان‌تر چشم دوخته‌ایم. این سوگیری ظریف مرتبط با سن، می‌تواند خود را به شکل یک تغییر در نرخ انبساط کیهان نشان دهد و اخترشناسان را به اشتباه بیندازد. پروفسور لی توضیح می‌دهد: مطالعه ما نشان می‌دهد که جهان در دوره کنونی وارد فاز انبساط کندشونده شده و انرژی تاریک بسیار سریع‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد، در حال تحول است. اگر این نتایج تأیید شوند، شاهد یک تغییر پارادایم بزرگ در کیهان‌شناسی از زمان کشف انرژی تاریک در ۲۷ سال پیش خواهیم بود. این تیم پژوهشی، با اعمال تصحیحات مربوط به سن، دو کاتالوگ بزرگ ابرنواختری را دوباره تحلیل کرده و نتایج را با دو ستون دیگر کیهان‌شناسی دقیق، یعنی تابش پس‌زمینه کیهانی (Cosmic Microwave Background: تابش باقی‌مانده از مهبانگ) و نوسانات صوتی باریونی (Baryon Acoustic Oscillations: الگوهایی در توزیع ماده در جهان)» مقایسه کردند. تصویر ترکیبی حاصل، نه تنها هماهنگی بسیار بهتری را نشان می‌دهد، بلکه قویاً اشاره دارد که انبساط جهان ممکن است در حال حاضر کند شده باشد. این یافته حتی بر یکی از بزرگترین معماهای کیهان‌شناسی مدرن، یعنی تنش هابل (Hubble Tension: اختلاف بین نرخ انبساط کیهان در جهان محلی و جهان اولیه) نیز تأثیر می‌گذارد.

 تصحیح اثر سن، این اختلاف را تا حدی کاهش می‌دهد، هرچند آن را به طور کامل حل نمی‌کند. گام بعدی چیست؟ برای اثبات قطعی این ادعای بزرگ، نیاز به داده‌های بسیار بیشتری است. تلسکوپ‌های نسل جدید مانند رصدخانه روبین و تلسکوپ فضایی رومن، با رصد ده‌ها هزار ابرنواختر جدید و اندازه‌گیری دقیق سن کهکشان‌های میزبانشان، این فرصت را فراهم خواهند کرد. این پژوهش به ما یادآوری می‌کند که حتی معتبرترین خط‌کش‌های کیهانی ما نیز یک اندازه برای همه نیستند. داستان کیهان، داستانی پیچیده‌تر و شگفت‌انگیزتر از آن چیزی است که می‌پنداشتیم و ما تازه در حال یادگیری الفبای خواندن آن هستیم.

Earth