این مطالعه جدید، نظریه گرانش اینشتین را به چالش می‌کشد!

انبساط سریع جهان هموراه یکی از پیچیده‌ترین معماها در فیزیک بوده است. برای حل این معمای کیهانی، دانشمندان به قوانین اساسی فیزیک، از جمله نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین، مراجعه می‌کنند. تیمی از دانشمندان به‌تازگی نظریه نسبیت عام اینشتین را با داده‌های “بررسی انرژی تاریک” مقایسه کرده و به «اختلاف جزئی» در رفتار گرانش در زمان‌های مختلف کیهانی پی برده‌اند.

این به این معنی است که ممکن است این نظریه در همه قسمت‌های کیهان صادق نباشد. این مطالعه مدعی است که اعوجاجات گرانشی مشاهده‌شده در کهکشان‌های دور، تفاوت‌های ظریفی با پیش‌بینی‌های نظریه اینشتین نشان می‌دهند.

تغییر شکل فضا-زمان

نظریه نسبیت عام اینشتین به‌طور بنیادین درک ما از گرانش را تغییر داد. او پیشنهاد کرد که اجرام پرجرم بافت فضا-زمان را خم می‌کنند، مانند توپی سنگین که باعث تغییر شکل یک صفحه لاستیکی می‌شود. این فرورفتگی‌ها در فضا-زمان که به دلیل کشش گرانشی اجرام پرجرم ایجاد می‌شوند، چاه‌های گرانشی نام دارند.

هنگامی که اجرام بزرگ، مانند کهکشان‌ها یا سیاهچاله‌ها، بافت فضا-زمان را خم می‌کنند، همگرایی گرانشی رخ می‌دهد. این اعوجاج مسیر نور عبوری را تغییر می‌دهد، مشابه با نحوه‌ای که یک عدسی شیشه‌ای نور را خم می‌کند. این پدیده به دانشمندان اجازه می‌دهد که اجرام دوردست را مطالعه کرده و به ساختار و نحوه انبساط جهان پی ببرند.

مشاهده خورشیدگرفتگی سال ۱۹۱۹، نظریه نسبیت عام اینشتین را تأیید کرد. این مشاهده نشان داد که نور به دلیل اثرات ترکیبی خمیدگی فضا و زمان، دو برابر بیش از پیش‌بینی نظریه نیوتن خم می‌شود.

تحلیل کهکشان‌های دوردست

“بررسی انرژی تاریک” به دنبال بررسی دلایل بنیادی شتاب انبساط جهان است. این بررسی نجومی صدها میلیون کهکشان را نقشه‌برداری کرده و به تیم علمی این مطالعه جدید کمک شایانی کرده است.

کامیل بون‌ون، استاد دانشگاه ژنو، گفت:

در مطالعه‌مان، از این داده‌ها برای اندازه‌گیری مستقیم تغییر شکل زمان و فضا استفاده کردیم و یافته‌هایمان را با پیش‌بینی‌های اینشتین مقایسه کردیم.

تیم محققان ۱۰۰ میلیون کهکشان را در نقاط مختلف تاریخ کیهان، به‌ویژه ۳.۵، ۵، ۶ و ۷ میلیارد سال پیش، مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. این تحلیل امکان مطالعه تغییرات چاه‌های گرانشی در طول زمان را فراهم کرد.

ایزاک توتوسو، اخترشناس کمکی از دانشگاه پل ساباتیه، توضیح داد:

ما دریافتیم که در گذشته‌های دور، ۶ و ۷ میلیارد سال پیش، عمق چاه‌ها با پیش‌بینی‌های اینشتین هم‌خوانی خوبی دارد. اما نزدیک‌تر به امروز، یعنی ۳.۵ و ۵ میلیارد سال پیش، عمق چاه‌ها کمی کمتر از پیش‌بینی اینشتین است.

این یافته‌ها نشان می‌دهد که گرانش ممکن است در مقیاس‌های بزرگ کیهانی به شکلی متفاوت از پیش‌بینی‌های نظریه اینشتین عمل کند.

ناستاسیا گریم، پژوهشگر فوق دکترا در دانشگاه ژنو، در بیانیه مطبوعاتی گفت:

نتایج ما نشان می‌دهد که پیش‌بینی‌های اینشتین با اندازه‌گیری‌ها ناسازگاری ۳ سیگما دارد. در زبان فیزیک، چنین سطحی از ناسازگاری توجه ما را جلب می‌کند و نیاز به تحقیقات بیشتر را نشان می‌دهد. اما این ناسازگاری هنوز به اندازه‌ای نیست که نظریه اینشتین را رد کند.

پژوهشگران اکنون در حال بررسی داده‌های تلسکوپ فضایی اقلیدس هستند. اندازه‌گیری‌های دقیق اقلیدس از همگرایی گرانشی و رصد ۱.۵ میلیارد کهکشان، درک بهتری از انحرافات فضا-زمان فراهم خواهد کرد. این داده‌ها امکان آزمودن دقیق‌تر نظریه نسبیت عام اینشتین در مقیاس جهانی را فراهم می‌کنند.

این یافته‌ها به‌تازگی در مجله Nature Communications منتشر شده‌اند.

منبع: Interestingengineering