آیا عمر کیهان دو برابر آن چیزی است که ما فکر می‌کردیم؟

مقاله اخیر نشان می‌دهد که درک ما از کیهان اشتباه است و مدل متفاوتی را پیشنهاد می‌کند. آیا این ایده جدید می‌تواند درست باشد؟ در یک کلام: نه.

این تصویر تلسکوپ فضایی هابل برخی از اولین کهکشانهای شناسایی شده در کیهان را نشان می‌دهد. تلسکوپ فضایی جیمز وب حتی دورتر از این را در زمان نگاه کرده است. اعتبار: ESA/NASA

در ماه ژوئیه، راجندرا گوپتا کیهان‌شناس در دانشگاه اتاوا مقاله‌ای در ماهانه اعلامیه‌های انجمن سلطنتی نجوم منتشر کرد که مدعی شد جهان ما بیش از 10 بیلیون سال قدیمیتر از آن چیزی است که ما مدت‌ها تصور می‌کردیم. بیایید این ادعای شگفت‌انگیز را بررسی کنیم که اگر درست باشد، پایه‌های کیهان‌شناسی مدرن را متزلزل می‌کند و ببینیم آیا این ادعا قابل بررسی است یا خیر.

اینطور نیست.

راه اندازی

تمرکز اصلی کار گوپتا نتایج شگفت‌انگیزی است که از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) به دست می‌آید که نشان می‌دهد جهان اولیه تا لبه پر از کهکشان‌های بزرگ است. این کهکشان‌ها بسیار بزرگ‌تر از آن چیزی هستند که ما فکر می‌کردیم بر اساس مدل کنونی تکامل جهان ما، که به عنوان ΛCDM شناخته می‌شوند (که در آن Λ، حرف یونانی بزرگ لامبدا است؛ تلفظ “Lambda-CDM” است). مدل ΛCDM تقریباً یک مدل ساده است که می‌کوشد همه شواهد موجود را مطابقت دهد. می‌گوید که جهان ما تا حد زیادی از انرژی تاریک (این قسمت “Λ” است)، یک تکه خوب از ماده تاریک سرد (که “CDM” است) و مقدار کمی ماده معمولی و تشعشع (که به آن نمی رسد) ساخته شده است. این مدل همچنین بیان می‌کند که جهان از یک انفجار بزرگ داغ در حال انبساط بوده است و این انبساط باعث می‌شود که نور کهکشان‌های دوردست در مسیر خود به سمت ما به قرمز منتقل شود.

مانند همه ایده‌های علم، کاستی‌هایی دارد و اسرار زیادی دارد. ما ماهیت ماده تاریک یا انرژی تاریک را درک نمی‌کنیم و در آخرین مورد، مدل ΛCDM پیش بینی می‌کند که کهکشان های اولیه باید کوچک باشند.

کیهان شناسی جدید؟

یک احتمال بسیار واقعی این است که ما همه اینها را اشتباه می کنیم و مدل ΛCDM درست نیست. این روشی است که گوپتا در پیش گرفت و او مدلی ترکیبی را معرفی کرد که چندین ایده را فرا می‌خواند که تقریباً یک قرن در دایره‌های کیهانی شناور بوده است تا کهکشان‌های جوان و بزرگ را توضیح دهد. در مدل گوپتا، کیهان بیش از 10 بیلیون سال قدیمی‌تر از مدل ΛCDM است که به کهکشان‌ها زمان زیادی می‌دهد تا به اندازه‌های چشمگیر خود رشد کنند.

اما کیهان‌شناسی یک علم بالغ است و مشاهدات بسیار زیادی وجود دارد که همه به یکدیگر مربوط می‌شوند. شما نمی‌توانید فقط یک رصد را توضیح دهید، مانند اندازه کهکشانهای دور و آن را یک روز بنامید. اگر می‌خواهید مدلتان موفق شود، باید با مشاهدات دیگری روبرو شوید. گوپتا این را تصدیق می‌کند و همچنین ادعا می‌کند که مدل او، برای مثال، با همسانگردی پس‌زمینه مایکروویو کیهانی (CMB؛ یعنی چرا در سراسر آسمان یکنواخت است) و داده‌های بررسی‌های ابرنواختر موافق است.

اما برای اینکه همه این مشاهدات کار کنند، مدل گوپتا بسیار پیچیده‌تر از ΛCDM است. در مدل گوپتا، انبساط معمولی جهان وجود دارد. علاوه بر این، او ایده‌ای به نام «نور خسته» را مطرح می‌کند که اولین بار توسط ستاره‌شناسان در طلوع کیهان‌شناسی مدرن، در حدود سال 1930 ارائه شد. این ایده تفسیر جهان در حال انبساط را به چالش می‌کشد، در عوض بیان می‌کند که نور در حین حرکت انرژی خود را از دست می‌دهد. بعلاوه، گوپتا ایده قرن دیگری را فراخوانی می کند که ثابت های فیزیکی جهان، مانند سرعت نور و قدرت گرانش، با زمان تغییر می‌کنند.

جای تعجب نیست که وقتی مدل‌ها را پیچیده‌تر می‌کنید، به طور کلی می‌توانید هر مشاهده‌ای را که می‌خواهید توضیح دهید. اما این بهایی دارد.

مدل گوپتا حجم عظیمی از پیچیدگی اضافی و فیزیک جدید را به جهان معرفی می کند، همه برای توضیح اندازه بزرگ کهکشانهای دور و در عین حال ماهیت فوق الذکر CMB و ابرنواخترهایی که می‌بینیم را برآورده می‌کند. با این حال، مشاهدات بسیار بیشتری وجود دارد که هنوز توسط این مدل جدید مورد توجه قرار نگرفته است. به عنوان مثال، ما تعداد زیادی عناصر سبک را داریم که در اوایل بیگ بنگ ساخته شده‌اند. ما رشد و توسعه خوشه‌ها، رشته‌ها و حفره‌ها را در شبکه کیهانی داریم. ما نه فقط همسانگردی CMB، بلکه نوسانات کوچک دما و بیشتر را داریم که در آن پس زمینه وجود دارد.

مدل ΛCDM می‌تواند همه این مشاهدات را توضیح دهد، در حالی که مدل گوپتا اینطور نیست. علاوه بر این، مدل گوپتا انواع فیزیک جدید را معرفی می‌کند که در حال حاضر توضیح داده نشده است. نور دقیقاً چگونه با حرکت انرژی خود را از دست می‌دهد؟ مکانیسم پشت تغییرات در ثابتهای فیزیکی چیست؟ این فرآیندها نیاز به توضیح دارند. در واقع، فیزیکدانان مدل‌های مشابه را برای دهه‌ها بررسی کرده‌اند و دریافته‌اند که آنها قادر به مقابله با انبوه داده‌های حاصل از آزمایش‌های فیزیک ذرات در سراسر جهان نیستند.

حتی اگر بخواهیم مدل گوپتا را جدی بگیریم و مسائل مربوط به فیزیک پایه آن را کنار بگذاریم، این مدل آنقدر مقاوم نیست که به نظر می‌رسد. بله، اندازه کهکشانهای دور را توضیح می دهد، اما سن آنها را توضیح نمی‌دهد. مشاهدات جیمزوب کهکشان‌هایی را نشان می‌دهد که بزرگ‌تر از آن چیزی هستند که ما انتظار داشتیم، اما به‌طور متناقض آن‌ها نیز جوان و درخشان به نظر می‌رسند. با وجود اندازه آنها، آنها شبیه کهکشانهایی هستند که تنها چند صد میلیون سال سن دارند، نه مانند کهکشانهای امروزی 5 یا 10 بیلیون سال. همچنین، اگر مدل گوپتا دقیق باشد، باید ستاره‌هایی را در سرتاسر مکان ببینیم که 15 تا 20 بیلیون سال سن دارند.

مدل گوپتا به عنوان یک آزمایش فکری برای کشف اینکه چه فیزیک ممکن است برای توضیح این مشاهدات و شاید مشاهدات جیمزوب آینده به آن نیاز داشته باشیم، جالب است. اما به عنوان یک مدل کیهان‌شناختی کاملاً کارآمد، بسیار کوتاه است و اسرار بیشتری نسبت به حل آن ایجاد می‌کند. درست است که ما باید درک خود را از جهان به روز کنیم، اما این مدل جدید راهش نیست.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Is the universe twice as old as we thought?

By Paul Sutter | Published: August 7, 2023

https://www.astronomy.com/science/is-the-universe-twice-as-old-as-we-thought/