یک خلاء کیهانی می‌تواند درک ما از انبساط جهان را تحریف کند. صدای مهبانگ (بیگ بنگ) ممکن است حاوی سرنخ‌هایی باشد. به گفته اخترشناسان، زمین و کل کهکشان راه شیری ممکن است در منطقه‌ای وسیع و کم‌چگالی از فضا مانند حباب، اساساً یک خلاء کیهانی، قرار داشته باشند که باعث می‌شود جهان در منطقه ما سریع‌تر از مناطق اطراف منبسط شود.
این فرضیه یک توضیح احتمالی برای اختلاف مداوم که به عنوان «تنش هابل» شناخته می‌شود، ارائه می‌دهد و می‌تواند در تعیین سن واقعی جهان که در حال حاضر تقریباً ۱۳.۸ میلیارد سال تخمین زده می‌شود، کمک کند.
یافته‌های اخیر که در نشست ملی نجوم (NAM) انجمن سلطنتی نجوم در دورهام ارائه شد، نشان می‌دهد که امواج صوتی اولیه—که به عنوان «اساساً صدای مهبانگ» از آن‌ها یاد می‌شود، این مفهوم را تأیید می‌کنند.
ادوین هابل در سال ۱۹۲۹ ثابت هابل را به عنوان راهی برای توصیف سرعت انبساط جهان معرفی کرد. دانشمندان آن را با اندازه‌گیری فاصله تا اجرام آسمانی و سرعت آن‌ها هنگام دور شدن از ما محاسبه می‌کنند.
چالش زمانی ایجاد می‌شود که پیش‌بینی‌ها بر اساس مشاهدات اولیه جهان، با استفاده از مدل کیهان‌شناسی استاندارد، انبساط آهسته‌تری را نسبت به آنچه در جهان نزدیک و امروزی مشاهده می‌شود، نشان می‌دهند. این ناسازگاری همان چیزی است که تنش هابل را تعریف می‌کند.
توضیح انبساط محلی سریع‌تر
دکتر ایندرانیل بانیک، از دانشگاه پورتسموث، توضیح داد:
یک راه‌حل بالقوه برای این ناسازگاری این است که کهکشان ما نزدیک به مرکز یک خلاء بزرگ و محلی قرار دارد.
این باعث می‌شود که ماده توسط گرانش به سمت خارج با چگالی بالاتر خلاء کشیده شده و منجر به خالی‌تر شدن خلاء با گذشت زمان شود. همانطور که خلاء در حال خالی شدن است، سرعت اجرام دور شونده از ما بیشتر از زمانی خواهد بود که خلاء وجود نداشت. بنابراین این امر ظاهری از یک نرخ انبساط محلی سریع‌تر را ایجاد می‌کند.
او افزود:
تنش هابل عمدتاً یک پدیده محلی است، با شواهد کمی که نشان دهد نرخ انبساط با انتظارات در کیهان‌شناسی استاندارد در زمان‌های گذشته‌تر مطابقت ندارد. بنابراین یک راه‌حل محلی مانند یک خلاء محلی یک راه امیدوارکننده برای حل مشکل است.
شرایط لازم برای یک خلاء محلی
برای معتبر بودن این فرضیه، زمین و منظومه شمسی باید نزدیک به مرکز یک خلاء کیهانی عظیم به قطر تقریباً یک میلیارد سال نوری، با چگالی ماده حدود ۲۰ درصد کمتر از میانگین کیهانی، قرار داشته باشند.
داده‌های رصدی، مانند تعداد کهکشان‌ها، تا حدودی از این ایده حمایت می‌کنند، زیرا چگالی کهکشان‌ها در منطقه محلی ما کمتر از مناطق مجاور جهان به نظر می‌رسد.
با این حال، مفهوم چنین خلاء وسیع و برجسته‌ای همچنان بحث‌برانگیز است، زیرا با پیش‌بینی‌های مدل کیهان‌شناسی استاندارد که معتقد است ماده باید در این مقیاس‌ها به طور یکنواخت‌تر در سراسر جهان توزیع شود، در تضاد است.
شواهد از نوسانات آکوستیک باریونی
با وجود این، داده‌های جدیدی که توسط دکتر بانیک در NAM 2025 ارائه شد، نشان می‌دهد که نوسانات آکوستیک باریونی (BAOs) – «صدای مهبانگ» – از ایده یک خلاء محلی حمایت می‌کنند.
او توضیح داد:
این امواج صوتی تنها مدت کوتاهی قبل از اینکه با سرد شدن کافی جهان برای تشکیل اتم‌های خنثی در جای خود منجمد شوند، حرکت کردند.
آن‌ها به عنوان یک خط‌کش استاندارد عمل می‌کنند که می‌توانیم از اندازه زاویه‌ای آن برای ترسیم تاریخ انبساط کیهانی استفاده کنیم.
او ادامه می‌دهد:
یک خلاء محلی کمی رابطه بین مقیاس زاویه‌ای BAO و انتقال به سرخ را تحریف می‌کند، زیرا سرعت‌های القا شده توسط یک خلاء محلی و اثر گرانشی آن، انتقال به سرخ را علاوه بر انتقال به سرخ ناشی از انبساط کیهانی، کمی افزایش می‌دهند.
با در نظر گرفتن تمام اندازه‌گیری‌های موجود BAO در طول ۲۰ سال گذشته، ما نشان دادیم که مدل خلاء حدود صد میلیون بار محتمل‌تر از یک مدل بدون خلاء با پارامترهایی است که برای مطابقت با مشاهدات CMB گرفته شده توسط ماهواره پلانک، به اصطلاح کیهان‌شناسی همگن پلانک، طراحی شده‌اند.
گام‌های بعدی و آزمایش‌های زمان‌سنج‌های کیهانی
گام بعدی برای محققان مقایسه مدل خلاء محلی خود با سایر روش‌ها برای تخمین تاریخ انبساط جهان، مانند زمان‌سنج‌های کیهانی است.
این شامل نگاه کردن به کهکشان‌هایی است که دیگر ستاره تشکیل نمی‌دهند. با مشاهده طیف آن‌ها، یا نور، می‌توان انواع ستاره‌هایی که دارند و نسبت آن‌ها را یافت. از آنجایی‌که ستاره‌های پرجرم‌تر عمر کوتاه‌تری دارند، در کهکشان‌های قدیمی‌تر وجود ندارند و راهی برای تعیین سن یک کهکشان فراهم می‌کنند.
اخترشناسان سپس می‌توانند این سن را با انتقال به سرخ کهکشان—میزان کشیدگی طول موج نور آن—ترکیب کنند که به ما می‌گوید جهان چقدر منبسط شده است در حالی که نور از کهکشان به سمت ما در حال حرکت بوده است. این امر به تاریخچه انبساط جهان روشنایی می‌بخشد.
نشست ملی نجوم ۲۰۲۵
منبع: Scitechdaily
