ادعای یک مطالعه جدید: ماده تاریک و انرژی تاریک وجود ندارند!

سال‌هاست که دانشمندان بر این باورند ماده تاریک و انرژی تاریک بخش عمده‌ای از کیهان را تشکیل می‌دهند. با این حال، یک مطالعه جدید این باور دیرینه را به چالش کشیده و مدعی است که این اجزای اسرارآمیز ممکن است اصلاً وجود نداشته باشند. در عوض، آنچه به شکل ماده تاریک و انرژی تاریک ظاهر می‌شود، می‌تواند ناشی از کاهش تدریجی قدرت نیروهای بنیادی جهان با مسن‌تر شدن آن باشد.

این تحقیق، که توسط راجندرا گوپتا، استادیار دانشکده فیزیک دانشگاه اتاوا، هدایت شده است، حاکی از آن است که اگر قدرت‌های اصلی نیروهای طبیعت (مانند گرانش) به آرامی در طول زمان و فضا تغییر کنند، می‌توانند رفتارهای گیج‌کننده‌ای را که ستاره‌شناسان مشاهده می‌کنند (مانند نحوه چرخش، تکامل کهکشان‌ها و انبساط مداوم جهان) توجیه کنند.

به چالش کشیدن مفاهیم جاافتاده!

پروفسور گوپتا توضیح می‌دهد:

نیروهای جهان در واقع به طور متوسط با گسترش آن ضعیف‌تر می‌شوند. این ضعیف شدن باعث می‌شود به نظر برسد که یک نیروی مرموز وجود دارد که جهان را سریع‌تر منبسط می‌کند (که به عنوان انرژی تاریک شناخته می‌شود).

او ادامه می‌دهد:

با این حال، در مقیاس کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی، تغییرات این نیروها در فضای متصل به گرانش آن‌ها، منجر به گرانش اضافی می‌شود (که به دلیل ماده تاریک در نظر گرفته می‌شود). اما این‌ها ممکن است فقط توهماتی باشند که از ثابت‌های در حال تکامل تعریف‌کننده قدرت نیروها، پدید آمده‌اند.

او اضافه می‌کند:

دو پدیده بسیار متفاوت وجود دارد که باید با ماده تاریک و انرژی تاریک توضیح داده شوند: اولی در مقیاس کیهان‌شناسی است، یعنی در مقیاسی بزرگ‌تر از ۶۰۰ میلیون سال نوری، با فرض اینکه جهان همگن و در تمام جهات یکسان است. دومی در مقیاس اخترفیزیکی است، یعنی در مقیاس کوچک‌تر که جهان بسیار متراکم و وابسته به جهت است. در مدل استاندارد، این دو سناریو برای توضیح مشاهدات با استفاده از ماده تاریک و انرژی تاریک به معادلات متفاوتی نیاز دارند. مدل ما تنها مدلی است که آن‌ها را با یک معادله یکسان و بدون نیاز به ماده تاریک یا انرژی تاریک توضیح می‌دهد.

او می‌افزاید:

آنچه واقعاً هیجان‌انگیز است این است که این رویکرد جدید به ما اجازه می‌دهد آنچه را که در آسمان می‌بینیم (چرخش کهکشان‌ها، خوشه‌بندی کهکشان‌ها و حتی خم شدن نور در اطراف اجرام پرجرم) بدون نیاز به تصور وجود چیزی پنهان، توضیح دهیم. همه این‌ها فقط نتیجه تغییر ثابت‌های طبیعت با پیر شدن و متراکم شدن جهان است.

مدل جدید در مقیاس اخترفیزیکی

سال گذشته، پروفسور گوپتا وجود ماده تاریک را در مطالعه‌ای در مقیاس کیهان‌شناسی خود زیر سوال برد. در این کار که در مقیاس اخترفیزیکی است، او مدل‌های نظری فعلی برای منحنی‌های چرخش کهکشان را به چالش کشید.

در مدل جدید، پارامتری که اغلب با α نشان داده می‌شود، از اجازه دادن به ثابت‌های کوپلینگ برای تکامل، پدیدار می‌شود. در واقع، α مانند یک “جزء” اضافی در معادلات گرانشی عمل می‌کند که اثراتی مشابه آنچه ستاره‌شناسان به ماده تاریک و انرژی تاریک نسبت می‌دهند، ایجاد می‌کند.

در مقیاس‌های کیهان‌شناسی، α به عنوان یک ثابت در نظر گرفته می‌شود (مثلاً با برازش داده‌های ابرنواختر تعیین می‌شود). اما به صورت محلی (در مقیاس اخترفیزیکی)، در یک کهکشان، چون توزیع ماده استاندارد (سیاه‌چاله‌ها، ستارگان، سیارات، گاز و غیره) به شدت متفاوت است، α تغییر می‌کند و باعث می‌شود که اثر گرانشی اضافی به محل این ماده وابسته باشد. بنابراین، تئوری جدید پیش‌بینی می‌کند که در مناطقی که ماده استاندارد زیادی وجود دارد، اثر گرانش اضافی کمتر است و در مناطقی که چگالی ماده قابل تشخیص کم است، این اثر بزرگ‌تر است.

در واقع، به جای افزودن هاله‌های ماده تاریک در اطراف کهکشان‌ها، نیروی گرانش اضافی در مدل جدید از α ناشی می‌شود. این مدل «منحنی‌های چرخش تخت» مشاهده‌شده (ستارگانی که سریع‌تر از حد انتظار در قسمت‌های بیرونی کهکشان‌ها حرکت می‌کنند) را بازتولید می‌کند.

پیامدهای این نظریه برای ستاره‌شناسی

پروفسور گوپتا معتقد است که این ایده می‌تواند برخی از بزرگ‌ترین معماهای ستاره‌شناسی را حل کند. او می‌گوید:

سال‌هاست که برای توضیح چگونگی شکل‌گیری سریع کهکشان‌ها در کیهان اولیه و رسیدن آن‌ها به این حد از جرم، در تقلا بوده‌ایم. با مدل ما، نیازی نیست هیچ ذره عجیب و غریبی را فرض کنیم یا قوانین فیزیک را زیر پا بگذاریم. جدول زمانی جهان به سادگی کشیده می‌شود و سن جهان تقریباً دو برابر می‌شود، که فضا را برای هر چیزی که مشاهده می‌کنیم، باز می‌کند.

در عمل، جدول زمانی طولانی‌تر برای نحوه شکل‌گیری ستارگان و کهکشان‌ها، توضیح اینکه چگونه ساختارهای بزرگ و پیچیده‌ای مانند کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌ها توانسته‌اند در اوایل جهان ظاهر شوند را بسیار آسان‌تر می‌کند.

این نظریه می‌تواند نحوه تفکر ما در مورد جهان را به طور کامل تغییر دهد. حتی این احتمال را مطرح می‌کند که جستجوی ذرات ماده تاریک، چیزی که دانشمندان سال‌ها و میلیاردها دلار صرف آن کرده‌اند، ممکن است در نهایت ضروری نباشد.

پروفسور گوپتا نتیجه می‌گیرد:

گاهی اوقات، ساده‌ترین توضیح، بهترین است. شاید بزرگ‌ترین اسرار جهان، تنها بازی‌هایی باشند که ثابت‌های در حال تکامل طبیعت با ما می‌کنند.

منبع: Scitechdaily