اکتشافات نوین در مورد انرژی تاریک و اسرار گرانش

به گزارش سرمایه فردا، گرانش یکی از اسرارآمیزترین نیروهای طبیعت است که با وجود تأثیر ناچیز در مقیاس زیراتمی، نقشی بنیادین در ساختار جهان ایفا می‌کند. این نیرو با نگه داشتن سیارات در مدار و کنار هم قرار دادن میلیون‌ها ستاره در قالب کهکشان‌ها، جلوه‌ای از عظمت و پیچیدگی جهان را به نمایش می‌گذارد. اگرچه گرانش برای چشم انسان نامرئی است، اما توانایی انحراف نور را دارد، پدیده‌ای که در نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین توضیح داده شده است.

در نظریه نسبیت عام که اینشتین در سال ۱۹۱۵ مطرح کرد، گرانش به‌عنوان اثری از انحنای فضازمان به دلیل توزیع جرم تعریف می‌شود. این مفهوم را می‌توان با یک قیاس ساده توضیح داد؛ همان‌طور که یک شیء سنگین روی یک ورقه لاستیکی باعث انحنا می‌شود و اجسام کوچک‌تر به سمت آن غلت می‌خورند، جرم‌های بزرگ‌تر در فضا نیز انحنایی در ساختار فضازمان ایجاد می‌کنند که اجسام کوچک‌تر را به سمت خود جذب می‌کند.

هرچند نظریه اینشتین هنوز به‌عنوان دقیق‌ترین توصیف گرانش شناخته می‌شود، اما همچنان چالش‌هایی پیش روی آن وجود دارد. یکی از این چالش‌ها، توضیح انبساط شتاب‌دار جهان است؛ پدیده‌ای که توسط کشف انرژی تاریک در سال ۱۹۹۸ مطرح شد. انرژی تاریک، نیرویی ناشناخته است که باعث گسترش سریع‌تر جهان می‌شود و همچنان یکی از بزرگ‌ترین رازهای کیهانی باقی مانده است.

مطالعات جدید نشان می‌دهد که شاید بازنگری در نظریات گرانشی اینشتین به تنهایی نتواند پاسخی برای این معما ارائه دهد. انرژی تاریک، که به نظر می‌رسد در طول زمان تغییر می‌کند، ممکن است ما را به درکی جدید از قوانین طبیعت و ساختار بنیادی جهان برساند. باوجوداین، نظریه نسبیت عام همچنان ستون اصلی فهم ما از گرانش در مقیاس‌های کیهانی است.

اصول بنیادین نظریه اینشتین

این اکتشافات نشان می‌دهند که هرچند اینشتین شاید در جزئیاتی نیاز به بازنگری داشته باشد، اما اصول بنیادین نظریه او همچنان به‌عنوان پایه‌ای برای پیشرفت‌های علمی آینده پابرجاست.

دانشمندان مدت‌هاست در مورد اینکه چه چیزی می‌تواند باعث شود که جهان ما به شکلی که دارد منبسط شود و ظاهراً از تأثیر گرانش اجتناب می‌کند،فکر کرده‌اند.این اثر را می‌توان با اتفاقی مقایسه کرد که اگر قرار بود یک توپ بیس‌بال را مستقیماً به هوا پرتاب کنید و به جای اینکه تا یک ارتفاع معین بالا بیایید و دوباره سقوط کنید،در عوض به صعود ادامه داد و با دور شدن از زمین سرعت گرفت.به عبارت دیگر،به نظر می رسد که انبساط جهان ما با هر چیزی که در مورد گرانش می فهمیم،مخالفت می کند.

انرژی تاریک را وارد کنید،نیروی فرضی فیزیکدانان معتقدند که این انبساط جهانی غیرعادی را هدایت می کند.منبع تقریباً ۷۰ درصد از کل انرژی در جهان امروزی ما،از دهه ۱۹۹۰،انرژی تاریک توضیح اصلی برای آنچه می تواند باعث شود سرعت انبساط جهان به طور مداوم در حال شتاب باشد،بوده است.

آیا انیشتین اشتباه می کرد؟

با این حال،احتمالات دیگری نیز وجود دارد.برای مثال،اگر چیزی در مورد درک ما از گرانش ناقص بود چه؟ بالاخره آیا انیشتین اشتباه می کرد؟

این یکی از سوالاتی بود که در ذهن محققان با بررسی بین‌المللی انرژی تاریک وجود داشت که با تکیه بر داده های جمع آوری شده توسط تلسکوپ ۴ متری ویکتور ام. بلانکو در شیلی سعی در حل این سوال داشت که آیا هنوز چند قطعه گمشده در پازل گرانش وجود دارد یا خیر.

این مطالعه با کاوش چندین مدل جهانی ممکن مختلف به مشکل نزدیک شد.اینها شامل حضور گسترده پذیرفته شده انرژی تاریک و همچنین نوترینوهای استریل یا انحنای فضایی غیرصفر به عنوان توضیحات ممکن بود.در صورت لزوم،گروهی که مایل بودند نظریه نسبیت عام انیشتین را به طور بالقوه تغییر دهند. این احتمال را نیز بررسی کردند که ممکن است اصلاحات فیزیک گرانشی مورد نیاز باشد.این تیم از داده‌های شبیه‌سازی شده همراه با تحلیل‌های کور داده‌های واقعی استفاده کرد تا به اعتبار یافته‌های خود کمک کند،با هدف تعیین اینکه آیا ایده‌های ما در مورد انرژی تاریک و جهان در حال انبساط می‌تواند ناشی از یک سوء تفاهم اساسی در مورد رابطه بین گرانش و کیهان باشد.

در بیانیه اخیر در وب سایت آزمایشگاه پیشرانه جت آمده است:
این سوء تفاهم بالقوه ممکن است به دانشمندان در توضیح انرژی تاریک کمک کند. این بیانیه با استناد به دانشمندان ناسا در میان همکارانش،اضافه کرد که این مطالعه،یکی از دقیق‌ترین آزمایش‌های نظریه گرانش آلبرت اینشتین در مقیاس کیهانی،نشان داد که درک پذیرفته‌شده ما از نحوه عملکرد گرانش دست نخورده باقی می‌ماند.

بررسی انرژی تاریک در جستجوی شواهد

به طور خاص،تیم بررسی انرژی تاریک در جستجوی شواهدی بود که نشان دهد ممکن است در طول تاریخ کیهان یا در فواصل بسیار دور در جهان ما اختلافاتی در قدرت گرانش وجود داشته باشد.چنین کشفی نشانه روشنی خواهد بود که نظریه های انیشتین هنوز کامل نشده اند،بنابراین انبساط غیرعادی جهان را توجیه می کند.

بر اساس نتایج تجزیه و تحلیل این تیم،به نظر می‌رسد که مشاهدات همچنان در کنار نظریه گرانش اینشتین کار می‌کنند.با این حال،در حالی که تفسیر نسبیتی از گرانش هنوز بهترین مدل است،این ما را به توضیح انرژی تاریک نزدیک نمی کند.

دانشمندان می‌دانند که انرژی تاریک وجود دارد،حتی اگر هنوز مشخص نکرده‌ایم که از چه چیزی ساخته شده است،به دلیل تأثیر گرانشی خود بر فضای اطراف آن.در حالی که نور با انرژی تاریک برهمکنش نمی‌کند،می‌تواند تحت تأثیر گرانش در جایی که غلظت‌های زیادی از آن وجود دارد،منحرف شود که منجر به اعوجاج نور در تصاویر جمع‌آوری‌شده از کهکشان‌های دوردست می‌شود،اثری که به‌عنوان عدسی گرانشی ضعیف شناخته می‌شود.