شکل جدیدی از انرژی تاریک می تواند رمز و راز انبساط جهان را آشکار کند

این انرژی اصول اولیه ماده را توضیح می دهد و می تواند انبساط سریع فعلی جهان را توضیح دهد. در گذشته، گسترش سریع جهان با هیچ نظریه ای قابل توجیه نبود. انرژی تاریک انرژی وسیع و ناشناخته ای است که حدود 95 درصد ماده تاریک و انرژی تاریک کل جهان را تشکیل می دهد. انرژی تاریک یک انرژی افسانه ای و شگفت انگیز است که می توان از آن برای حمایت از گسترش جهانی استفاده کرد.

به گفته دانشمندانی که در 300000 سال اول پس از انفجار بزرگ وجود داشته اند، نوع دیگری از انرژی تاریک وجود دارد. این انرژی کلید درک گسترش سریع دنیای امروز است.

مطالعات زیادی در این زمینه انجام شده است تا رابطه بین موضوع ماده تاریک و انبساط کیهان مشخص شود. دانشمندان مقالات زیادی در این زمینه نوشته اند. بر اساس داده های موجود از سال 2013 تا 2016، برای اولین بار، انرژی تاریک وارد فاز آزمایشی شد. مجموعه ای از آزمایش ها با استفاده از تلسکوپ فضایی آتاکاما در شیلی انجام شد.

اگر آزمایش هایی که در حال انجام است به خوبی پیش برود، پس از سال ها، سرانجام دانشمندان می توانند پاسخ اسرار انبساط کیهان را بیابند. دلیل اصلی انبساط کیهان این است که طبق نظریه های موجود، سرعت انبساط باید بسیار کمتر از سرعتی باشد که امروز جهان با آن در حال انبساط است. با این حال، داده‌های چنین آزمایش‌هایی مقدماتی هستند و ماهیت یا ظاهر انرژی تاریک را نشان نمی‌دهند. به همین دلیل، تا حد زیادی درست است که اطلاعات اساسی‌تر از انرژی تاریک است. این به قدری واضح و مختصر است که خود نویسندگان مقالات نیز به آن اذعان داشته اند. او گفت که داده ها به اندازه کافی قوی نیستند که اثرات انرژی تاریک را نشان دهند.

دلایل متعددی وجود دارد که می توان از آنها برای متقاعد کردن مردم و جامعه علمی استفاده کرد که انرژی تاریک را می توان برای اکتشافات فیزیکی جدید استفاده کرد.

سیلویا گالی، کیهان شناس در موسسه اخترفیزیک پاریس

با این مشکلات، محققان امیدوارند روش های دقیق تر و بهتری را بیابند و به مهم ترین نتایج دست یابند. به عنوان مثال، قطب جنوب که در قطب جنوب واقع شده است، از دقت نسبتا بالایی برخوردار است و دانشمندان امیدوارند از آن برای به دست آوردن اطلاعات مفیدتر استفاده کنند.

حتی اگر این نقاط انرژی تاریک که به کیهان برمی‌گردد درست باشد، باید به سیگنال‌ها و نشانه‌های نسبتاً قوی و قطعی برای تأیید صحت آن نگاه کنیم.»

کالین هیل، نویسنده مقاله انرژی تاریک و کیهان شناس در دانشگاه کلمبیا در نیویورک

نقشه برداری پس زمینه امواج کیهانی

تلسکوپ‌های آزمایش‌های جهانی مرتبط با انرژی، مانند تلسکوپ قطب جنوب، برای نقشه‌برداری تشعشعات پس‌زمینه جهانی طراحی شده‌اند. این امواج گاهی اوقات به عنوان تابش انفجار بزرگ شناخته می شوند. این نقشه برداری یکی از مهمترین اصول یک کیهان شناس برای درک بهتر جهان است.

این نقشه ها به عنوان راهنمای کیهان شناسان عمل می کنند. هر تغییر کوچکی بین طراحی و تحقیق می تواند شواهد قطعی یا یک کشف بزرگ باشد.

هر یک از این تغییرات می تواند سند محکمی برای رد یا جایگزینی مدل های مختلف باشد. آنها همچنین می توانند به مدلی مانند مدل استاندارد کیهان شناسی اعتبار نسبی بدهند. این مدل فرض می کند که جهان از سه عنصر اصلی تشکیل شده است: ماده تاریک، انرژی تاریک و ماده عادی.

این مدل توضیح می‌دهد که ماده تاریک مسئول شکل‌گیری کهکشان‌ها است و ماده معمولی، کمتر از 5 درصد از جرم کل جهان، همراه با دو عنصر دیگر از جهان وجود دارد.

چنین نقشه هایی برای اولین بار در قالبی مدرن و به روز توسط آژانس فضایی پلانک در اروپا بین سال های 2009 و 2013 ارائه شد.

بر اساس این نقشه ها و محاسبات بر اساس داده های پلانک، تصمیم گرفته شد که جهان واقعاً با چه سرعتی گسترش یابد و تورم افزایش یابد. البته قرار بود این مدل استاندارد کیهان شناسی درست باشد.

اما نکته اینجاست که طی دهه گذشته، اندازه گیری ها و داده های رصد انفجارهای ابرنواختر و سایر روش های موجود نشان داده است که نرخ انبساط بین 5 تا 10 درصد بیشتر از حد تخمین زده شده است.

با وجود این مشکلات، نظریه پردازان تغییرات کوچکی در مدل استاندارد کیهان شناسی ایجاد کردند که می توانست از چنین تفاوت های محاسباتی پشتیبانی کند.

دو سال پیش، مارک کامیونکوفسکی کیهان‌شناس و همکارانش در دانشگاه جانز هاپکینز در بالتیمور، مریلند، یک جلد اضافی برای مدل استاندارد کیهان‌شناسی پیشنهاد کردند.

طبق این بند، او انرژی تاریک اولیه را سیالی می دانست که صدها هزار سال قبل از انفجار بزرگ وارد ساختار کیهان می شود.

کامیونکوفسکی معتقد است که این یک علت یا معلول چندان قانع کننده نیست، اما حداقل با در نظر گرفتن این موضوع، کسانی که بر جهان حکومت می کنند می توانند بقیه را بدانند.

از سوی دیگر، انرژی تاریک اولیه به اندازه کافی برای انبساط سریع قوی نبود، اما اکنون با انرژی تاریک معمولی انجام می شود. این باعث می شود که پلاسمای بیگ بنگ در سریع ترین زمان ممکن خنک شود، که به گفته پلانک، بسیار سریعتر از امروز است. این به خودی خود می تواند بر توضیح نتایج نگاشت موج تأثیر بگذارد. این موضوع زمانی مشخص می شود که از سن جهان و میزان انبساط آن صحبت کنیم. اندازه گیری چنین پارامترهایی بر اساس سرعت امواج صوتی در پلاسما قبل از سرد شدن است.

توضیحات نقشه برداری امواج کیهانی بر اساس مدل های انرژی تاریک و داده های مرتبط نشان می دهد که دنیای امروزی حدود 12.4 میلیارد سال قدمت دارد که حدود 11 درصد کوچکتر از مدل استاندارد کیهان شناسی است. و محاسبه دریافت شد. عدد محاسبه شده حدود 13.8 میلیارد سال است. بنابراین، گسترش فعلی حدود 5 درصد سریعتر از برآورد شده خواهد بود. دانشمندان نسبت‌های خود را بهبود می‌بخشند تا ارقام جدیدی را به عموم ارائه دهند.

مشکلات پابرجاست

کالین هیل گفت که در ابتدا به مسائل انرژی تاریک بدبین بود، اما یافته های تیمش او را تشویق کرد. ویویان پیلین، ستاره شناس دانشگاه مونپلیه در فرانسه، که دومین مقاله را در مورد داده های انرژی تاریک نوشت، خوشحال بود که تیم تجزیه و تحلیل داده ها توانستند این را بهتر درک کنند و به تحقیقات خود ادامه دهند.

نویسندگان چنین مقالاتی افرادی سخت کوش و بسیار مراقب هستند؛ “این افراد به شدت داده ها و اندازه گیری های موجود را درک می کنند.”

مارک کامیونکوفسکی، کیهان شناس در دانشگاه جان هاپکینز در بالتیمور، مریلند

با این حال، همه دانشمندان و محققان موافق نیستند. سیلویا گالی، کیهان شناس در موسسه اخترفیزیک پاریس، فکر می کند که تیم در داده های رایانه ای پلانک ناسازگاری دارد. این داده ها در نهایت می توانند شما را به انرژی تاریک اولیه هدایت کنند. اما هیچ تضمینی پشت چنین مجموعه ای از داده ها تحت هیچ شرایطی وجود ندارد. Alley نتیجه می گیرد که استفاده از تلسکوپ قطب جنوب می تواند بسیار مفید باشد و می تواند اطلاعات مهمی را در اختیار محققان و تیم تجزیه و تحلیل داده ها قرار دهد. گالی خود درگیر آزمایشی در موقعیت قطب جنوب با استفاده از تلسکوپ قطب جنوب است و مشتاق است تا در نهایت نتایج این تحقیق را تجزیه و تحلیل کند.

از سوی دیگر، برخی از محققان مانند وندی فریدمن، کیهان شناس دانشگاه شیکاگو در ایلینویز معتقدند که معرفی مدل های جدید می تواند کمک قابل توجهی به دنیای علم داشته باشد. فریدمن نتیجه می گیرد که برای اندازه گیری دقیق الگوی گسترش جهانی، باید به مدل های مختلف شانس بیشتری داده و آنها را با مدل استاندارد مقایسه کنیم.