انرژی تاریک احتمالاً وجود ندارد؛ پدیده‌ای عجیب‌تر می‌تواند انبساط جهان را توضیح دهد

ستاره‌شناسان فرضیه‌ای عجیب‌تر، اما سازگارتر با مشاهدات ما را برای جایگزینی با «انرژی تاریک» و توضیح انبساط شتاب‌دار جهان پیشنهاد کرده‌اند.

انرژی تاریک مرموز که باعث شتاب‌گیری انبساط جهان می‌شود، ممکن است اصلاً وجود نداشته باشد. درعوض، احتمال می‌رود حقیقت این انبساط بسیار عجیب‌تر باشد و پای حباب‌هایی در کار باشد که زمان در آن‌ها با سرعت‌های متفاوتی جریان دارد.

گذر زمان آن‌طور که تجربه‌ی ما نشان می‌دهد، ثابت و یکنواخت نیست. مناطق با گرانش قوی‌تر درمقایسه با مناطق با گرانش ضعیف‌تر، گذر زمان را با سرعت کمتری تجربه می‌کنند. این واقعیت می‌تواند تأثیرات عمده‌ای بر نحوه‌ی مقایسه‌ی نرخ‌های انبساط کیهانی طبق مدلی جدید به نام «کیهان‌شناسی زمان‌نما» داشته باشد.

اختلافات در سرعت گذر زمان، می‌تواند به اندازه‌ی میلیاردها سال جمع شود و به برخی مکان‌ها زمان بیشتری برای گسترش نسبت به دیگران بدهد. وقتی ما از طریق این حباب‌های خم‌کننده‌ی زمان به اجرام دوردست نگاه می‌کنیم، ممکن است دچار این توهم شویم که انبساط جهان درحال شتاب‌گرفتن است.

به گزارش ساینس‌آلرت، دو مطالعه‌ی جدید بیش از ۱۵۰۰ ابرنواختر را تحلیل کرده‌اند تا بررسی کنند که مفهوم گذر غیریکنواخت زمان در مناطق خاص فضا چقدر می‌تواند محتمل باشد. آن‌ها دریافتند که مدل زمان‌نما احتمالا بهتر از بهترین مدل فعلی ما با مشاهدات تطابق دارد.

«مدل استاندارد کیهان‌شناسی» در توضیح جهان نسبتاً خوب است: البته مشروط بر اینکه کمی اعداد را دستکاری کنیم. در این مدل به‌نظر نمی‌رسد که جرم کافی برای توجیه اثرات گرانشی مشاهده‌شده وجود داشته باشد؛ بنابراین ما یک جایگزین نامرئی به نام «ماده تاریک» اختراع کردیم.

همچنین به نظر می‌رسد نیروی عجیبی وجود دارد که با گرانش مقابله می‌کند و باعث می‌شود کیهان با سرعت‌های شتاب‌دار گسترش یابد. هنوز نمی‌دانیم ماهیت این نیرو چیست؛ به همین دلیل آن را «انرژی تاریک» می‌نامیم. ماده تاریک و انرژی تاریک همراه با ماده معمولی ترکیب می‌شوند تا آنچه را که «مدل ماده تاریک سرد لامبدا» (ΛCDM) می‌نامیم، تشکیل دهند.

مسئله این است که مدل فعلی از یک معادله‌ی ساده‌شده استفاده می‌کند که فرض می‌کند کل جهان یکنواخت است و در همه جا با سرعتی یکسان منبسط می‌شود. اما واقعیت این است که مشاهدات با این تصور تناقض دارد: ما شبکه‌ی کیهانی عظیمی را می‌بینیم که با رشته‌هایی از کهکشان‌ها قطع شده و کهکشان‌ها نیز توسط حفره‌هایی گسترده فراتر از درک ما، جدا شده‌اند.

مدل جدید کیهان‌شناسی زمان‌نما (Timescape cosmology) به این «غیریکنواختی» توجه می‌کند. وجود ماده‌ی بیشتر به معنای گرانش قوی‌تر و به نوبه خود به معنای گذر کندتر زمان است. به زبان ساده‌تر، یک ساعت اتمی واقع در یک کهکشان ممکن است تا یک‌سوم کندتر از همان ساعت در فضای خالی تیک‌تاک کند.

زمان در مناطقی که گرانش قوی‌تری دارند، کندتر می‌گذر؛ بنابراین تمام بخش‌های جهان با سرعت یکسانی منبسط نمی‌شود

وقتی غیریکنواختی را به طول عمر عظیم جهان بسط دهیم، ممکن است زمان در خلأها میلیاردها سال بیشتر نسبت به مناطق متراکم ماده، سپری شده باشد. یکی از نتایج شگفت‌انگیز این موضوع این است که دیگر منطقی نیست بگوییم جهان دارای سن واحدی برابر با ۱۳٫۸ میلیارد سال است. بلکه مناطق مختلف سن‌های متفاوتی خواهند داشت.

از آنجا که زمان بیشتری در خلأها گذشته، انبساط کیهانی بیشتری نیز در آنجا رخ داده است. بنابراین، اگر به جسمی در طرف دورتر یک خلأ نگاه کنید، به نظر می‌رسد که با سرعت بسیار بیشتری نسبت به جرم واقع در طرف دیگر خلأ از ما دور می‌شود. با گذشت زمان، این خلأها بخش بزرگ‌تری از جهان را اشغال می‌کنند و توهم انبساط شتاب‌دار را ایجاد می‌کنند؛ درنتیجه دیگر به تصور انرژی تاریک نیاز نداریم.

در سال ۲۰۱۷، ستاره‌شناسان دانشگاه «کنتربری» نیوزیلند، کیهان‌شناسی زمان‌نما را با مشاهدات آزمایش کردند و دریافتند که کمی بهتر از مدل ΛCDM برای توضیح گسترش کیهانی عمل می‌کند. اما داده‌های بیشتری مورد نیاز بود.

بنابراین برای مطالعات جدید، تیمی از ستاره‌شناسان دانشگاه کنتربری و دانشگاه «هایدلبرگ» آلمان آن داده‌های اضافی را جمع‌آوری و تحلیل کرده‌اند که شامل فهرستی از ۱,۵۳۵ ابرنواختر «نوع یک» است. این انفجارها هر بار با روشنایی قابل پیش‌بینی می‌درخشند؛ بنابراین تغییرات نور آنها می‌تواند به‌طور مطمئن فاصله، سرعت و جهت حرکت را نشان دهد. بنابراین آنها را «شمع‌های استاندارد» نامیده‌اند.

این بار ستاره‌شناسان می‌گویند که «شواهد بسیار قوی به نفع تئوری زمان‌نما نسبت به ΛCDM پیدا کرده‌اند.» این موضوع نشان‌دهنده‌ی نیاز بالقوه برای بازنگری در بنیادهای کیهان‌شناسی است.

«دیوید ویلتشایر»، فیزیکدان دانشگاه کنتربری می‌گوید: «انرژی تاریک برداشتی نادرست از تغییرات در انرژی جنبشی انبساط است که در جهانی غیریکنواخت به اندازه‌ی جهان ما یکنواخت نیست. این تحقیق شواهد قانع‌کننده‌ای ارائه می‌دهد که ممکن است برخی از سوالات کلیدی درباره ویژگی‌های عجیب کیهان درحال انبساط ما را حل کند. با داده‌های جدید، بزرگ‌ترین معمای جهان ممکن است تا پایان دهه حل شود.»