تلسکوپ جیمزوب: جهان با سرعت گیج‌کننده‌ای در حال انبساط است!
بسته به اینکه به کجا نگاه می‌کنیم، جهان با سرعت‌های متفاوتی در حال انبساط است. اکنون، دانشمندانی که از تلسکوپ‌های فضایی جیمز وب و هابل استفاده می‌کنند، تأیید کرده‌اند که این رصد به دلیل خطای اندازه‌گیری نیست.
راز بقا: ستاره‌شناسان از تلسکوپ‌های فضایی جیمز وب و هابل برای تایید یکی از دردسرسازترین معما‌ها در تمام فیزیک استفاده کرده‌اند؛ اینکه به نظر می‌رسد جهان با سرعت‌های گیج‌کننده‌ای بسته به جایی که ما نگاه می‌کنیم، در حال انبساط است.
تصویری از انبساط کیهان. (اعتبار تصویر: مارک گارلیک/کتابخانه عکس علمی از طریق گتی ایماژ)
به گزارش راز بقا، این مشکل که به عنوان «تنش هابل» شناخته می‌شود، پتانسیل این را دارد که کیهان شناسی را به کلی تغییر دهد یا حتی آن را به هم بزند.
در سال ۲۰۱۹، اندازه‌گیری‌های تلسکوپ فضایی هابل واقعی‌بودن این معما را تایید کرد. در سال ۲۰۲۳، اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) این اختلاف را تقویت کرد.
اکنون، به نظر می‌رسد که یک بررسی سه گانه توسط هر دو تلسکوپ که با هم کار می‌کنند، احتمال هرگونه خطای اندازه گیری را برای همیشه از بین برده است. این مطالعه که در ۶ فوریه در مجله “Astrophysical Journal Letters” منتشر شد، نشان می‌دهد که ممکن است در درک ما از کیهان مشکلی جدی وجود داشته باشد.
آدام ریس، نویسنده ارشد این مطالعه، استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه جان هاپکینز، در بیانیه‌ای گفت: «با نفی خطا‌های اندازه گیری، آنچه باقی می‌ماند این است که احتمال واقعی و هیجان انگیزی است که ما جهان را به اشتباه درک کرده‌ایم.»
ریس، سائول پرلموتر و برایان پی اشمیت در سال ۲۰۱۱ جایزه نوبل فیزیک را برای کشف انرژی تاریک در سال ۱۹۹۸، نیروی اسرارآمیز پشت انبساط شتابنده کیهان، بردند.
در حال حاضر، دو روش «استاندارد طلایی» برای تعیین ثابت هابل وجود دارد؛ مقداری که نرخ انبساط جهان را توصیف می‌کند. اولین مورد شامل بررسی نوسانات کوچک در پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) است؛ یادگاری باستانی از اولین نور جهان که فقط ۳۸۰۰۰۰ سال پس از انفجار بزرگ تولید شده است.
دوربین‌های مادون قرمز JWST اجازه می‌دهد تا با جزئیات دقیق‌تری نسبت به تلسکوپ‌های قبل از خود، به کیهان نگاه کنیم.
بین سال‌های ۲۰۰۹ و ۲۰۱۳، اخترشناسان با استفاده از ماهواره پلانک آژانس فضایی اروپا، این فاز مایکروویو را برای استنباط ثابت هابل تقریباً ۴۶۲۰۰ مایل در ساعت در میلیون سال نوری یا تقریباً ۶۷ کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک (km/s/Mpc) ترسیم کردند.
روش دوم از ستاره‌های تپنده‌ای به نام متغیر‌های Cepheid استفاده می‌کند. ستارگان قیفاووسی در حال مرگ هستند و لایه‌های بیرونی گاز هلیوم آن‌ها با جذب و انتشار تشعشعات ستاره رشد کرده و منقبض می‌شوند و باعث می‌شوند که به‌طور دوره‌ای مانند لامپ‌های سیگنالی دور سوسو بزنند.
با درخشان‌تر شدن قیفاووس‌ها، آهسته‌تر تپش می‌کنند و به ستاره‌شناسان وسیله‌ای برای اندازه‌گیری روشنایی مطلق آن‌ها می‌دهند. اخترشناسان با مقایسه این درخشندگی با درخشندگی مشاهده‌شده‌شان، می‌توانند قیفاووس‌ها را به یک «نردبان فاصله کیهانی» ببندند تا عمیق‌تر به گذشته کیهان نگاه کنند. با قرار گرفتن این نردبان، ستاره شناسان می‌توانند عدد دقیقی را برای انبساط آن از نحوه کشیده شدن نور قیفاووسی یا تغییر رنگ قرمز پیدا کنند.
این جایی است که راز شروع می‌شود. با توجه به اندازه‌گیری‌های متغیرِ “Cepheid” که توسط ریس و همکارانش انجام شد، سرعت انبساط کیهان در حدود ۷۴ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپیکسل است: در مقایسه با اندازه‌گیری‌های پلانک، این مقدار بسیار بالاست. کیهان شناسی به قلمروی ناشناخته پرتاب شده بود.
دیوید گروس (David Gross)، ستاره شناس برنده جایزه نوبل، در کنفرانسی در سال ۲۰۱۹ در مؤسسه فیزیک نظری کاولی (KITP) در کالیفرنیا گفت: «ما آن را تنش یا مشکل نمی‌نامیم، بلکه یک بحران است.»
در ابتدا، برخی از دانشمندان تصور می‌کردند که این اختلاف می‌تواند ناشی از یک خطای اندازه گیری باشد که در اثر اختلاط قیفاووس با ستاره‌های دیگر در روزنه هابل ایجاد شده است. اما در سال ۲۰۲۳، محققان از JWST دقیق‌تر استفاده کردند تا تأیید کنند که اندازه‌گیری‌های هابل برای اولین پله‌های نردبان کیهانی درست بوده است. با این وجود، احتمال ازدحام بیشتر در گذشته جهان وجود داشت.
برای حل این مشکل، ریس و همکارانش بر اساس اندازه‌گیری‌های قبلی خود، ۱۰۰۰ ستاره قیفاووسی دیگر را در پنج کهکشان میزبان به فاصله ۱۳۰ میلیون سال نوری از زمین مشاهده کردند. پس از مقایسه داده‌های خود با هابل، اخترشناسان اندازه گیری‌های گذشته خود را از ثابت هابل تأیید کردند.
ریس گفت: «ما اکنون کل محدوده‌ای که هابل مشاهده کرده است را در بر گرفته‌ایم و می‌توانیم خطای اندازه گیری را به عنوان علت تنش هابل با اطمینان بسیار بالا رد کنیم.» «ترکیب جیمزوب و هابل بهترین‌های هر دو جهان را به ما می‌دهد. ما متوجه می‌شویم که اندازه‌گیری‌های هابل همچنان قابل اعتماد باقی می‌ماند که ما در امتداد نردبان فاصله کیهانی بالا می‌رویم.»
به عبارت دیگر: تنش در قلب کیهان شناسی اینجا باقی می‌ماند.
لینک کپی شد
خواندنی‌ها
ارسال نظر
ویدیوهای برگزیده
دنیای گیاهان
علم و کیهان