تلسکوپ‌های فضایی جیمز وب و هابل در مورد انبساط کیهان اتفاق نظر دارند و این یک مشکل بزرگ است. واقعیت این است که روش‌های مختلف اندازه‌گیری انبساط کیهان، نتایج متفاوتی را نشان می‌دهند و در عین حال، دانشمندان هیچ ایده‌ مشخص و قطعی در دست ندارند که بگویند دلیل احتمالی این اختلاف چیست.

به گزارش بیگ بنگ، با استفاده از مشاهدات جدید تلسکوپ هابل و تلسکوپ جیمز وب، تیمی به سرپرستی فیزیکدان “آدام ریس” از دانشگاه جان هاپکینز تأیید کردند که با وجود سال‌ها بحث و جدل، اندازه‌گیری‌های قبلی در خصوص “انبساط کیهان” درست هستند.

بر اساس فواصل بسیار زیاد منظومه شمسی ما تا ستارگان متغیر قیفاووس و ابرنواخترهای نوع یکم ای (Ia)، که برای ایجاد یک «نردبان فاصله کیهانی» استفاده می‌شوند، به نظر می‌رسد که کیهان ما در واقع با سرعت 73 کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک منبسط می‌شود – نرخی که به “ثابت هابل” معروف است.

مشکل این است که روش‌های دیگر اندازه‌گیری ثابت هابل، اندازه‌گیری‌های متفاوتی را نشان می‌دهند. دانشمندان تصور می‌کردند که این «تنش» هابل، همانطور که شناخته شده، ممکن است یک خطای انسانی باشد. اندازه‌گیری جدید با سطح اطمینان بسیار بالا – 8 سیگما – به این معنی است که مسئله چیز دیگری است.

مفهوم “تنش هابل” اصطلاحا به میزان اختلاف در محاسبه ثابت هابل گفته می‌شود و به این موضوع اشاره دارد که چرا اندازه‌گیری‌های مختلف، سرعت‌های متفاوت انبساط کیهان را نشان می‌دهند.

“ریس” می‌گوید: «با نفی خطاهای اندازه‌گیری، آنچه باقی می‌ماند این احتمال واقعی و هیجان‌انگیز است که ما کیهان را اشتباه درک کرده‌ایم.» “تنش هابل” احتمالاً بزرگ‌ترین مشکل کیهان‌شناسی است و به سرعتی که انبساط کیهان در حال شتاب گرفتن است – یک اندازه‌گیری اساسی از کیهان – مربوط می‌شود. ما چندین روش برای استخراج آن داریم، اما دو روش اصلی عبارتند از شمع‌های استاندارد و خط‌کش‌های استاندارد.

شمع‌های استاندارد نورهایی در تاریکی با روشنایی ذاتی هستند. آنها “ستارگان متغیر قیفاووسی” و “ابرنواختر نوع یکم ای” هستند. اگر بدانیم که یک چیز ذاتاً چقدر روشن است، می‌توانیم فاصله‌ی آن را با دقت بالایی محاسبه کنیم. ستارگان متغیر قیفاووسی و ابرنواخترهای نوع یکم ای، ثابت هابل را حدود 73 کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک، نشان می‌دهند.

خط‌کش‌های استاندارد بر اساس سیگنال‌هایی از کیهان اولیه هستند. این خط‌کش‌ها شامل تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی – نوری که برای اولین‌بار حدود 380 هزار سال پس از بیگ بنگ در کیهان منتشر شد – و نوسانات صوتی باریون هستند که هر دو ثابت هابل را در حدود 67 کیلومتر در ثانیه در مگاپارسک، نشان می‌دهند.

مهم نیست که چندبار دانشمندان ثابت هابل را اندازه‌گیری کنند، همیشه به این اختلاف می‌رسند. “ثابت هابل” یکی از چندین ابزاری است که به عنوان مثال برای محاسبه‌ی اندازه و سن کیهان از آن استفاده می‌کنیم. برای درک بهتر کیهان، دانشمندان باید منبع این اختلاف را پیدا کنند.

مدل‌های کیهان‌شناسی کنونی از برخی جهات بسیار خوب عمل می‌کنند، بنابراین راه‌حل‌های پیشنهادی عموماً به این معنی است که مشکل جای دیگری است. بنابراین، خطای انسانی می‌تواند توضیح جذابی برای تنش هابل باشد، بنابراین دانشمندان به اندازه‌گیری، اندازه‌گیری مجدد و محاسبه‌ی دوباره همچنان ادامه می‌دهند.

یک احتمال این است که ما در اندازه‌گیری‌های اولیه‌ی هابل اشتباه کرده‌ایم، بنابراین “ریس” و همکارانش از تلسکوپ جیمز وب برای بررسی کار خود استفاده کردند. اندازه‌گیری‌های اولیه‌ی جیمز وب در سال گذشته با مشاهدات تلسکوپ هابل، مطابقت داشت. اما این احتمال وجود داشت که هرچه عمیق‌تر به فضا نگاه می‌کردیم، دو مجموعه اندازه‌گیری بیشتر از هم جدا می‌شدند و دقت اندازه‌گیری‌های فاصله‌ی قیفاووس هابل با افزایش فاصله کاهش پیدا می‌کرد.

خب، اکنون تلسکوپ جیمز وب به هابل رسیده و قضیه این نیست. اندازه‌گیری‌ها همگی سازگار است. در پژوهش جدید، دانشمندان از داده‌های هر دو تلسکوپ فضایی استفاده کردند و نشان دادند ظاهرا هیچ ایرادی در اندازه‌گیری‌ها وجود ندارد. “ریس” می‌گوید: «ما در حال حاضر طیف وسیعی از آنچه هابل مشاهده کرده را در اختیار داریم و می‌توانیم با اطمینان بسیار بالا، خطای اندازه‌گیری را به عنوان علت “تنش هابل” رد کنیم. ترکیب وب و هابل بهترین‌های هر دو جهان را به ما می‌دهد. همانطور که از نردبان فاصله کیهانی بالاتر می‌رویم، اندازه‌گیری‌های هابل همچنان قابل‌اعتماد باقی می‌ماند.»

بنابراین، باید بفهمیم که چه چیزی را نمی‌دانیم. مشاهدات امواج گرانشی، معروف به آژیرهای استاندارد، می‌تواند کلید حل معما باشد. در حال حاضر نوارهای خطا در آژیرهای استاندارد برای رسیدن به یک پاسخ مطمئن، خیلی بزرگ هستند. اگرچه به نظر می‌رسد کم و بیش با شمع‌های استاندارد مطابقت داشته باشند. تلاش‌های مداومی برای تداوم اندازه‌گیری‌ها وجود دارد. ما احتمالاً فقط باید صبور باشیم.

از سوی دیگر، اندازه‌گیری‌های جدید بدین معناست که می‌توانیم همچنان به هابل قدیمی خوبمان اعتماد کنیم. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله‌ی The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com