فرضیه رد وجود ماده تاریک قوت گرفت

وب سایت کلیک: جهان با آهنگ شتابداری در حال انبساط است، نیرویی مرموز به نام انرژی تاریک مسئول این انبساط شتابدار است، اما مطالعه ای جدید احتمال می دهد که انرژی تاریک نوعی از انرژی است که به وسیله تغییر ساختار جهان ایجاد می شود.

از اواخر سال ۱۹۹۰، فیزیکدانان مطمئن بودند که جهان نه تنها بزرگتر می شود بلکه گسترش آن دارای آهنگ شتابداری است.

اکنون فیزیکدانان از دانشگاه لورند در مجارستان و موسسه نجوم از دانشگاه هاوایی بیان می کنند که تقریب ها در معادلات انیشتین، تاثیرات جدی را بر روی نیرویی ناشناخته که فضا را می کشد، توضیح می دهند.

اگر انرژی تاریک وجود داشته باشد، این انرژی تقریبا ۶۸ درصد انرژی در جهان قابل مشاهده را تشکیل می دهد، تنها نمایش مقدار ۲۷-۱۰ کیلوگرم بر مترمربع از آن در آزمایشگاه کار دشواری است.

علاوه برمسئله انبساط شتابدار جهان، انرژی تاریک به ما در توضیح مواردی مانند شکل گیری کلی جهان و الگوهای حرکت موجی ماده در فضا، کمک می کند.

به طور متداول فرض می شد که بخشی اساسی از فضای خالی که به عنوان ثابت کیهانی شناخته شده بود، با استفاده از حرف یونانی لامبدا (ᴧ) نمایش داده می شد.

در اوایل قرن بیستم انیشتین ثابت جهانی را به عنوان نوعی عامل خطا یا نوعی عامل پیش بینی نشده طراحی کرد تا بتواند توضیح دهد که چرا همه اجرامی که در میان فضا پراکنده می شوند، تحت کشش جاذبه خود به سمت هم کشیده نمی شوند.

هنگامی که ادوین هابل این موضوع را روشن ساخت که جهان نه تنها در برابر فروپاشی مقاومت نمی کند بلکه دراصل گسترش می یابد، ثابت کیهانی از میان رفت.

امروزه مشخص شده که جهان در گذشته آهنگ انبساط آهسته تری نسبت به امروز داشته است، و همین باعث می شود که ثابت کیهانی دوباره مفید واقع شود تا این افزیش آهنگ انبساط را توضیح دهد.

با کنار هم قرار گرفتن این موضوع با عامل دیگری به نام ماده تاریک که شامل بیش از ۲۷ درصد جهان شناخته شده است، می توان از مدل لامبدا ماده تاریک سرد (ᴧCDM) برای توضیح چگونگی تکامل جهان استفاده کرد.

با وجود آنکه نظریه نسبیت عام انیشتین مسئول انجام بیشتر کارهای اصلی برای این مدل بود، اما بکار بستن ریاضیات همیشه کار آسانی نیست، و همین امر فیزیکدانان را برآن داشت که بخش هایی از آن را با استفاده از فرضیات آموزش دیده انجام دهند.

اما در مطالعات اخیر محققان استدلال می کنند که این تقریب ها، اثرات قابل توجه ساختارهای بزرگ مقیاس در جهان را نادیده گرفته اند.

معادلات نسبیت عام انیشتین که گسترش جهان را توصیف می کنند، از لحاظ ریاضی بسیار پیچیده هستند تا جایی که طی صد سال هیچ راه حلی برای تاثیر ساختارهای کیهانی یافت نشد.

اگر بتوانیم برای لحظه ای گامی به خارج از جهان برداریم، رشته های کهکشانی به نام ابرخوشه ها را خواهیم دید که به نظر می رسد در فضاهای نسبتا خالی امتداد یافته اند.

طبق مدل ᴧCDM انبساطی یکنواخت وجود دارد که به تدریج سریع تر می شود، در واقع افزایش فشار انرژی تاریک بر جاذبه ماده تاریک و معمولی که به طور مساوی در فضا پخش شده، غلبه می کند.

در عین حال طبق نظر فیزیکدانان، ساختارهای بزرگ مقیاس مانند حباب هایی با فضای خالی و کهکشان های اطراف آن ها، مناطق و جهان های خیلی کوچکی ایجاد می کنند که در آنجا انبساط با آهنگ های متفاوتی رخ می دهد.

با مدل سازی ریاضی اثر جاذبه بر روی میلیون ها ذره که نمایشگر ماده تاریک هستند بررسی شد، و محققان توانستند خوشه هایی از ماده در جهان اولیه را بازسازی کنند که این مدل شبیه ساختارهای کهکشان های بزرگ مقیاس بود.

در حالی که طبق مدل آن ها جهان هنوز در حال گسترش است، تفاوت های منحصر به فردی در این موضوع وجود دارد که چگونه این حباب ها میانگین ها را با یک شتاب کلی گسترش می دهند.

یافته های ما وابسته به یک تقریب ریاضی هستند که طبق نسبیت عام انبساط های متفاوتی از فضا را مجاز می دانند، و نشان می دهند که چگونه تشکیل ساختارهای پیچیده از ماده، انبساط را تحت تاثیر قرار می دهند.

این موضوع قبلا منسوخ شده اما به شمار آوردن آن می تواند انبساط شتابدار جهان را بدون نیاز به انرژی تاریک توضیح دهد.

این مدل، فرضیات ضروری مربوط به خود را دارد، اما اگر مورد بررسی دقیقی قرار گیرد می تواند توضیح دهد که چرا انبساط جهان شتابدار است بدون آنکه به فشار منفی نیاز داشته باشد.

با وجود آنکه این ایده خودش جدید است، جستجو برای یافتن روش هایی برای دستیابی به نوع مرموزی از انرژی باعث ایجاد تعدادی راه حل های خلاقانه در سال های اخیر شده است.

اوایل امسال مقاله ای اظهار داشت که انرژی تاریک می تواند به عنوان نوعی کمبود توضیح داده شود، همچنانکه جهان، انرژی را در بعضی نقاط از سیر تکاملی خود تراوش می کند.

از آنجایی که این امر یکی از بزرگترین قوانین فیزیک را نقض می کند (انرژی نمی تواند از بین برود یا تولید شود) علامت سوال آزاردهنده ای در ذهن به وجود می آید که ۶۸ درصد جهان از چه چیزی ساخته شده است.

شکی نیست که انرژی تاریک حوزه محکمی است که بخواهد رخنه ای در آن ایجاد شود، بنابراین ممکن است نیاز باشد در خارج از جهان به دنبال راه حل بگردیم.