حل معمای انبساط جهان با کمک نوع جدیدی از انرژی تاریک

ساینسیو – به نقل از ایسنا، در دو مطالعه مجزا که هر دو به صورت پیش‌چاپ در مجله “arXiv” منتشر شدند محققان موفق به شناسایی اولین نشانه‌های “انرژی تاریک اولیه” در داده‌های جمع‌آوری شده توسط “تلسکوپ کیهانی آتاکاما”(Atacama Cosmology Telescope) در سال‌های ۲۰۱۳ تا ۲۰۱۶ در شیلی شده‌اند. این یافته‌ها در صورت تایید می‌توانند به حل یک معمای قدیمی در مورد داده‌های اولیه جهان که به نظر می‌رسد با نرخ انبساط کیهانی اندازه‌گیری شده کنونی سازگار نیستند کمک کند. با این حال این داده‌ها در مراحل اولیه قرار دارند و به طور قطعی وجود این نوع از انرژی تاریک را تایید نمی‌کنند.

“سیلویا گالی”(Silvia Galli)، کیهان‌شناس موسسه اخترفیزیک پاریس می‌گوید: برای آن که این داده‌ها را کشف جدید فیزیک بدانیم باید حساسیت و دقت زیادی به خرج دهیم.

نویسندگان هر دو مقاله که یکی از آنها توسط محققان تلسکوپ کیهانی آتاکاما و دیگری توسط گروهی مستقل منتشر شده است، بیان کردند که داده‌های آن‌ها برای آن که  با قطعیت انرژی تاریک اولیه را تشخیص دهند، کافی نیست اما رصدهای تلسکوپ کیهانی آتاکاما و سایر رصدخانه‌ها مانند تلسکوپ قطب جنوب می‌توانند اطلاعات دقیق‌تری فراهم کنند.

“کالین هیل”(Colin Hill)، یکی از نویسندگان مقاله محققان تلسکوپ کیهانی آتاکاما و کیهان شناس دانشگاه کلمبیا در نیویورک می‌گوید: اگر یافته‌های ما حقیقت داشته باشد و جهان اولیه دارای انرژی تاریک بوده باشد بنابراین باید بتوان سیگنال‌هایی قوی از آن مشاهده کرد.

ترسیم تابش زمینه کیهانی

هر دو تلسکوپ کیهانی آتاکاما و قطب جنوب به گونه‌ای طراحی شده‌اند که می‌توانند از تابش زمینه کیهانی نقشه‌برداری کنند.

تابش زمینه کیهانی تابشی الکترومغناطیسی است که سراسر جهان را فرا گرفته و کیهان‌شناسان برای درک جهان از آن استفاده می‌کنند. محققان با بررسی تغییرات این تابش توانستند شواهد قانع‌کننده‌ای برای “مدل استاندارد کیهانی” پیدا کنند. بر طبق این مدل تکامل جهان شامل سه عنصر اصلی است. انرژی تاریک، ماده تاریک مرموز مشابه که باعث به وجود آمدن کهکشان‌ها شده است و ماده معمولی که کمتر از پنج درصد جرم و انرژی جهان را شامل می‌شود.

نقشه‌های جدید از تابش زمینه کیهانی توسط ماموریت پلانک آژانس فضایی اروپا طی سال‌های ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۳ ترسیم شده است. براساس این داده‌ها و با فرض صحیح بودن “مدل استاندارد کیهانی” سرعت انبساط جهان اندازه‌گیری شد اما طی دهه‌ی اخیر با بررسی ابرنواخترها و سایر روش‌ها مشخص شد که سرعت انبساط جهان ۵ تا ۱۰ درصد بیشتر است.

تلسکوپ کیهانی آتاکاما

جهان با چه سرعتی در حال انبساط است؟

نظریه‌پردازان برای توضیح این تفاوت تغییراتی در مدل استاندارد پیشنهاد کرده‌اند. دو سال گذشته “مارک کامیونکوفسکی”(Marc Kamionkowski) از دانشگاه “جان هاپکینز”(Johns Hopkins) در بالتیمور و همکارانش ماده‌ای جدید برای مدل استاندارد پیشنهاد کردند و آن “انرژی تاریک اولیه” بود. ماده‌ای که چند صد هزار سال پس از “مه‌بانگ” در جهان گسترش یافته است.

انرژی تاریک اولیه به اندازه کافی برای سرعت بخشیدن به انبساط جهان مناسب نبود اما می‌توانست باعث سریع‌تر خنک شدن پلاسمایی شود که در نتیجه‌ی “مه‌بانگ” ایجاد شده است.

این امر بر نحوه تفسیر داده‌های تابش زمینه کیهانی اثر می‌گذارد.

محققان در دو مطالعه اخیر دریافتند که داده‌های تلسکوپ کیهانی آتاکاما از تابش زمینه کیهانی با مدل کیهانی که در آن انرژی تاریک اولیه وجود دارد بیشتر مطابقت دارد.

“هیل” می‌گوید: براساس تابش‌های زمینه کیهانی، این مدل جدید و داده‌های تلسکوپ کیهانی آتاکاما می‌توان گفت جهان اکنون ۱۲.۴ میلیارد سال سن دارد و ۱۱ درصد از آنچه قبلا با استفاده از مدل استاندارد قبلی تخمین زده شده بود جوان‌تر است. در مدل قبلی سن جهان ۱۳.۸ میلیارد سال محاسبه شده بود. انبساط جهان نیز با توجه به این مدل جدید پنج درصد سریع‌تر رخ می‌دهد که مشابه آن چیزی است که کیهان‌شناسان امروزه محاسبه کرده‌اند.

عدم تطابق همچنان ادامه دارد

“گالی” خاطرنشان کرد که به نظر می‌رسد داده‌های تلسکوپ کیهانی آتاکاما با محاسبات گروه پلانک تطابق ندارد و اگرچه برخی از داده‌های آن از انرژی تاریک اولیه حمایت می‌کند اما باید این یافته‌ها با داده‌های تلسکوپ قطب جنوب نیز مقایسه شود.