ایران اکازیون:براساس مدل کیهان‌شناسی بیگ بنگ، جهان ما ۱۳.۸ میلیارد سال پیش به وجود آمد؛ یعنی زمانی که تمامی ماده و انرژی موجود در جهان شروع به انبساط و گسترش کرد. باور بر این است که این دوره تورم کیهانی در پیدایش ساختار بزرگ مقیاس جهان نقش دارد و دلیل اصلی برای یکنواختیِ فضا و پس زمینه ریزموج کیهانی(CMB) در همه جهات می باشد.
به گزارش بیگ بنگ، با این حال، تا به امروز، هیچ شواهدی کشف نشده است که بتواند سناریوی تورم کیهانی را تصدیق کرده و یا نظریه‌های جایگزین را رد کند. اما به پاس یکی از مطالعات جدید توسط تیمی از اخترشناسان دانشگاه هاروارد و مرکز اخترفیزیک هاروارد – اسمیتسونیان، دانشمندان احتمالا راهی برای آزمایش یکی از بخش‌های کلیدی مدل کیهان‌شناسی بیگ بنگ پیدا کرده‌اند.
مقاله آنها با عنوان «آثار منحصربفرد راه‌های جایگزین برای تورم در طیف قدرت ازلی»، اخیرا به صورت آنلاین منتشر شد و انتظار می رود روزهای آینده در «Physical Review Letters» منتشر شود. «ژیانگ چن» سخنران ارشد و محقق در دانشگاه هاروارد، «آبراهام لئوب» رئیس بخش اخترشناسی دانشگاه هاروارد و «ژونگ ژی ژیانیو» دانشجوی مقطع فوق دکتری در دپارتمان فیزیک دانشگاه هاروارد در این مطالعه نقش اساسی داشتند. در کیهان‌شناسی فیزیکی، نظریه تورم کیهانی بیان می کند که ۱۰ به توان منفی ۳۶ ثانیه پس از بیگ بنگ، تکینگی (که در آن، همه ماده و انرژی متمرکز شده بود) شروع به گسترش و انبساط کرد. به گفته دانشمندان این دوره تورم ۱۰ به توان منفی ۳۳ تا ۱۰ به توان منفی ۳۲ ثانیه پس از بیگ بنگ هم تداوم داشته است؛ پس از آن، روند انبساط جهان با سرعت آهسته‌تری ادامه پیدا کرد.
بر طبق این نظریه، انبساط اولیه جهان سریعتر از سرعت نور بود.* این نظریه که می گوید چنین دوره‌ای وجود داشته، برای کیهان‌شناسان مفید است، زیرا در پاسخ به این سوال که چرا جهان تقریبا در مناطقی که فاصله خیلی زیادی از همدیگر دارند، شرایط یکسانی دارد، می تواند کمک می کند. اصولا، اگر کیهان از حجم اندکی از فضا که بعدها دچار تورم و انبساط شد، نشات گرفته باشد، می تواند توضیح دهد که چرا ساختار بزرگ مقیاس جهان، تقریبا یکنواخت و همگن است. با این حال، قطعا این تنها توضیح برای شرایط فعلی جهان نیست و از دیرباز هیچکس توان مردود اعلام کردن این دسته از توضیحات را نداشته است.
پروفسور آبراهام لئوب گفت: «اگرچه بسیاری از ویژگی‌های مشهود ساختارهای درون جهان ما با سناریوی تورم سازگار هستند، اما مدل‌های تورم بسیاری وجود دارد که رد آن را با دشواری همراه می سازد. البته تورم منجر به پیدایش مفهوم چندجهانی هم شده است. بر اساس آن، هر چیزی که می تواند اتفاق بیفتد به تعداد بی‌نهایت اتفاق خواهد افتاد و رد این نظریه از طریق آزمایش کاری غیرممکن است. در حال حاضر، سناریوهای متعددی وجود دارد که شامل تورم نیستند و در آنها، جهان ابتدا دچار انقباض شده و سپس به جای شروع در بیگ بنگ، جهش می کند. این نظریه‌ها می توانند با مشاهدات فعلی تورم مطابقت داشته باشند.»[شواهد بیگ بنگ چیست]
آبراهام لئوب و همکارانش یک راه مستقل را برای تفکیک تورم از سناریوهای جایگزین ارائه کردند. اساسا، پیشنهاد آنها اینطور است که میدان‌های عظیم در جهان ازلی دچار نوسان‌های کوانتومی و اختلال‌های چگالی می شود و می تواند مقیاس جهان اولیه را به طور مستقیم بعنوان تابعی از زمان ضبط کند؛ این میادین به عنوان نوعی ساعت استاندارد جهان عمل می کنند. محققان با اندازه‌گیری سیگنال‌هایی که احتمال می دهند از این میدان‌ها نشات گرفته باشند، این فرضیه را مطرح کردند و کیهان‌شناسان دیگر می توانند تشخیص دهند که آیا تغییر در چگالی در طول مرحلۀ انبساط به وقوع پیوست یا در طول مرحله انقباض. لذا آنها می توانند نظریه‌های جایگزین برای تورم کیهانی را به شیوۀ موثری کنار بگذارند.
آقای لئوب اینطور توضیح داد: «در بیشتر سناریوها، داشتن یک میدان ِ خیلی بزرگ در جهان اولیه، امری طبیعی به شمار می رود. اختلال در این میدان در یک مقیاس فضایی ویژه به مانند توپی که در چاهی به بالا و پایین می رود، نوسان می کند؛ طوری که جرم، فراوانی نوسانات را تعیین می کند. اما تکامل اختلال‌ها به مقیاس فضایی مورد نظر و همچنین ضریب مقیاس پس زمینه نیز بستگی دارد که به صورت نمایی در طول مدل‌های تورم افزایش می یابد.»
به گفته آبراهام لئوب، این اختلال‌ها می توانند منبع تغییرات چگالی باشند که اخترشناسان در جهان امروز مشاهده کردند. اینکه تغییرات فوق چگونه شکل می گیرند، می تواند با مشاهده جهان پس زمینه‌ای مشخص گردد؛ به ویژه این مسئله که جهان در حال انبساط بوده است یا انقباض. به طور خلاصه، لئوب و همکارانش موفق به شناسایی سیگنال بالقوه‌ای شدند که می تواند با ابزارها و دستگاه‌های امروزی مورد اندازه‌گیری قرار گیرند. از این دستگاه‌ها برای مطالعه تابش پس زمینه ریزموج کیهانی استفاده شده است. البته می توان از یک سری تلسکوپ‌هایی هم که برای مطالعه کهکشان از آنها استفاده می شود، در این راستا بهره برد؛ مثل تلسکوپ ببسیار بزرگ «VLT»، تلسکوپ «Dragonfly» و …
لئوب در پایان خاطر نشان کرد: «این سیگنال نوسانی جدید در طیف قدرت اختلال‌های چگالی ازلی قرار دارد؛ اختلال‌هایی که به طور عادی از پس زمینه ریزموج کیهانی یا بررسی‌های کهکشانی اندازه گرفته می شوند. اما پیشنهادات قبلی در مقاله‌ها به اثراتی مرتبط با غیرگائوسی اشاره می کنند که اندازه‌گیری آنها چالش‌های متعددی را به همراه دارد. نتایج مطرح شده در مقاله ما بسیار به موقع بدست آمده‌اند، زیرا مجموعه داده‌های منبسط در طی مشاهدات جدید در حال جمع‌آوری هستند.»
درک چگونگی آغاز جهان شاید اساسی‌ترین پرسش در علم و کیهان‌شناسی باشد. اگر با بکارگیری روش مذکور در این مطالعه، بتوان توضیحات جایگزین برای چگونگی آغاز جهان را مردود اعلام کرد، ما یک گام به تعیین منشاء زمان، فضا و خودِ حیات نزدیکتر خواهیم شد. شاید پرسش‌های زیر سرانجام با قطعیت پاسخ داده شوند: «ما از کجا آمده‌ایم؟» و «جهان چگونه آغاز شد؟» جزئیات بیشتر این پژوهش در arxiv.org منتشر شده است.
*این موضوع ناقض گفته اینشتین نیست که هیچ چیز نمی تواند سریعتر از نور حرکت کند، زیرا این فضای خالی است که انبساط می یابد و تنها برای اجرام مادی است که سد سرعت نور نمی تواند شکسته شود.
ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: sciencealert.com
