ایران اکازیون:از زمانی که اخترشناس “ادوین هابل” نشان داد هرچه دو کهکشان از هم دورتر باشند، سریع‌تر از یکدیگر فاصله می‌گیرند، پژوهشگران بارها نرخ انبساط کیهان(ثابت هابل) و تاریخچه‌ی این انبساط را اندازه‌گیری کرده‌اند. اما بتازگی معمای دیگری آشکار شده که نشان می‌دهد بین اندازه‌گیری این انبساط بر مبنای تابش در کیهان نخستین و اندازه‌گیری بر مبنای اجرام نزدیک تناقض وجود دارد.
در هر دو رصد، مقدار انتقال به سرخ از روی روشنایی ابرنواختر اندازه‌گیری شده است. اما در رصد دوم (کهکشان شماره ۲) مبنای اندازه‌گیری انتقال به سرخ، فوران‌های ناشی از انفجار ابرنواختر بوده است. عدم قطعیت در اندازه‌گیری انتقال به سرخ کهکشان دوم بیشتر می‌شود چون دقیقاً نمی‌دانیم در هر بار اندازه‌گیری، انفجار با چه سرعتی مواد را به بیرون پرتاب کرده است. با وجود این، هنوز از این تکنیک برای گردآوری هرچه بیشتر داده‌ها استفاده می‌شود.
به گزارش بیگ بنگ، پژوهشگران مرکز کازمیک داون(Cosmic Dawn) از انیستیتوی نیلز بور در دانشگاه کپنهاگ اخیراً با تمرکز بر اندازه‌گیری سرعت در این مباحثه شرکت کردند. آنها دریافتند که اندازه‌گیری سرعت برای تعیین نرخ انبساط کیهان ممکن است زیاد قابل اعتماد نباشد. همان‌طور که در مقاله عنوان شده، این موضوع تناقضات موجود را برطرف نمی‌کند، اما درعوض سرنخی را به دست می‌دهد که نشان از عدم تناسب دیگری در ساختار کیهان دارد.
اندازه‌گیری نرخ انبساط کیهان
امروزه اخترشناسان نرخ انبساط کیهان را با استفاده از دو تکنیک کاملاً متفاوت اندازه‌گیری می‌کنند: یکی از این تکنیک‌ها بر مبنای تعیین رابطه‌ی بین فاصله و سرعت کهکشان‌های نزدیک است، درحالی که تکنیک دیگر ریشه در مطالعه‌ی تابش زمینه‌‌ی گیتی نخستین دارد. شگفتا که هر دوی این رویکردها اخیراً نرخ انبساط متفاوتی را برای گیتی تخمین زده‌اند. اگر این تناقض واقعی باشد، آنگاه تفسیر نوین و نسبتاً مهیجی برای تکوین گیتی رقم خواهد خورد. با وجود این، ممکن است اختلاف در ثابت هابل ناشی از اندازه‌گیری‌های نادرست باشد. اندازه‌گیری فواصل در گیتی دشوار است، بنابراین پژوهش‌های زیادی برای بهبود و بازتوانی اندازه‌گیری فاصله در حال انجام‌اند. امّا علیرغم این فعالیت‌ها، در طول ۴ سال گذشته اختلاف نظرها کماکان وجود دارند.
اندازه‌گیری سرعت کهکشان‌های دوردست آسان است – یا ما این‌طور فکر می‌کنیم
در مقاله‌ا‌ی علمی که اخیراً منتشر شده است، پژوهشگران مرکز کازمیک داون اکنون تلاش می‌کنند تا مسئله‌ی مرتبط دیگری را مطرح کنند: اندازه‌گیری سرعت. بسته به اینکه اجرام دوردست با چه سرعتی از ما دور می‌شوند، نور رسیده از آنها به نواحی قرمزتر طیف الکترومغناطیسی منتقل می‌شود. این پدیده که به «انتقال به سرخ» معروف است به دانشمندان این توانایی را بخشیده تا از روی طیف کهکشان دوردست مقدار سرعت آن را محاسبه کنند. تاکنون فرض بر این بود که اندازه‌گیری سرعت‌ها، برخلاف اندازه‌گیری فواصل، به مراتب آسان‌تر است.
با وجود این، هنگامی که محققان داده‌های مرتبط با فاصله و سرعت ۱۰۰۰ ابرنواختر (ستارگان انفجاری) که در طی ۲۵ سال اخیر گردآوری شده‌اند را بررسی کردند، تناقض جالبی در نتایج آنها آشکار شد. “آلبرت اسنپن”، دانشجوی کارشناسی ارشد در انیستیتوی نیلز بور دربارۀ این موضوع اظهار داشت: «همیشه فکر می‌کردیم که اندازه‌گیری سرعت کاملاً سرراست و دقیق است، اما معلوم شد که در حقیقت با دو نوع انتقال به سرخ سروکار داریم.»
نوع اول که بر مبنای اندازه‌گیری سرعت دور شدن کهکشان میزبان از ما محاسبه می‌شود، قابل اعتمادترین داده‌ها را به دست می‌دهد. در عوض، روش دیگر برای اندازه‌گیری انتقال به سرخ، سرعت فوران مواد از ستارگان انفجاری درون کهکشان را مبنا قرار می‌دهد. یا به‌طور دقیق‌تر، مبنای اندازه‌گیری در این روش، مواد خارج‌شده از ابرنواختر است که با کسری از سرعت نور به سمت ما در حرکتند (تصویر بالا). پس از آنکه این حرکت اضافی تصحیح شد، می‌توان انتقال به سرخ – و سرعت – کهکشان میزبان را محاسبه کرد. اما برای انجام این تصحیح باید مدل دقیق انفجار ستاره را بدانیم. پژوهشگران متوجه شدند که نتایج حاصل از این دو روش مختلف، در حقیقت دو تاریخچه‌ی متفاوت و بنابراین دو ساختار متفاوت را برای کیهان پیش‌بینی می‌کنند.
آیا همه چیز به‌طرز جالبی در حال فروریختن است؟
بنابراین آیا این بدان معناست که تناقض در اندازه‌گیری‌های کیهان نخستین و اندازه‌گیری‌های اخیر در نهایت به عدم دقت در اندازه‌گیری سرعت باز می‌گردد؟ “بیدیشا سن”، یکی از نویسندگان این مقاله عنوان کرد: «شاید این‌طور نباشد، حتی اگر ما فقط از داده‌های انتقال به سرخ قابل‌اعتمادتر استفاده کنیم، اندازه‌گیری‌های مبتنی بر ابرنواخترها نه تنها کماکان با ثابت هابل تعیین شده برای کیهان نخستین در تناقض بسر می‌برد بلکه اشاره به تناقض گسترده‌تری دارد که در ساختار کیهان آشکار می‌شود.
“چارلز اشتانهارت”، استادیار انیستیتوی نیلز بور با این نتایج جدید کاملاً شگفت‌زده شده است. وی گفت: «اگر واقعاً با این دو تناقض آشکار روبرو باشیم، این بدان معناست که مدل جدید ما از کیهان «به‌طرز جالبی فرو خواهد ریخت. برای حل این دو مسئله، که یکی مرتبط با ساختار کیهان است و دیگری به نرخ انبساط کیهان مربوط است، تنها توضیح یک تناقض در نرخ انبساط کافی نیست بلکه به توصیف فیزیکی کاملاً متفاوتی نیاز داریم.»
پژوهش علمی با استفاده از تلسکوپ “نوردیک” ادامه دارد
پژوهشگران با استفاده از تلسکوپ نوری Nordic (Nordic Optical Telescope) در رصدخانه‌ی لاپالما در جزایر قناری اکنون در حال گردآوری داده‌های انتقال به سرخ کهکشان‌های میزبان هستند. هنگامی که این نتایج را با داده‌های انتقال به سرخ مبتنی بر ابرنواخترها مقایسه کنند، آنگاه اگر تناقضی میان این دو تکنیک وجود داشته باشد قابل شناسایی خواهد بود. اشتانهارت توضیح داد: «می‌دانیم که این اندازه‌گیری‌های ظریف نیازمند تعیین دقیق مقدار سرعت‌اند، و این موضوع تنها می‌تواند با رصدهای تازه تحقق یابد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در Astrophysical Journal منتشر شده است.
ترجمه: محمد نوده فراهانی/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: phys.org
