آخرین اخبار تکنوژی،‌ فن آوری از سراسر دنیا

تلسکوپ هابل دقیق‌ترین اندازه‌گیری نرخ انبساط کیهان را انجام داد

17

با بیش از سی سال فعالیت، تلسکوپ فضایی هابل اکنون یکی از دقیق‌ترین تخمین‌ها را از نرخ انبساط کیهان ارائه داده است و نشان می‌دهد که چیزی بنیادین، در درک فعلی ما از جهان گم شده است.

طبق مقاله‌ای که در «استروفیزیکال ژورنال» (Astrophysical Journal) منتشر شد، پژوهشگران با استفاده از تلسکوپ فضایی کهنه‌کار «هابل» (Hubble) تخمین زده‌اند که نرخ انبساط کیهان ۷۳ کیلومتر بر ثانیه در هر مگاپارسک با خطای مثبت یا منفی ۱ است.

این بدان معناست که اگر به یک جرم در فاصله‌ی ۱ میلیون پارسک (۳.۲۶ میلیون سال نوری) نگاه کنید، انبساط کیهان باعث می‌شود که به‌نظر برسد با سرعت ۷۳ کیلومتر بر ثانیه از شما دور می‌شود.

پیگیری نرخ انبساط کیهان در دهه‌ی ۱۹۲۰ میلادی با اندازه‌گیری‌های ستاره‌شناسان «ادوین پی. هابل» (Edwin P. Hubble) و «ژرژ لومتر» (Georges Lemaître) آغاز شد و به همین دلیل هم نرخ انبساط کیهان به نام ثابت هابل شناخته می‌شود.

  • ۷۰ عکس برتر تلسکوپ فضایی هابل را یک‌جا ببینید

در سال ۱۹۹۸ این بررسی منجر به کشف «انرژی تاریک» (Dark Energy) شد، یک نیروی دافعه‌ی اسرارآمیز که باعث سرعت در انبساط کیهان می‌شود. در سال‌های اخیر حتی به لطف داده‌های هابل و تلسکوپ‌های دیگر، اخترشناسان موضوع مهم دیگری را یافتند: اختلاف بین نرخ انبساط اندازه‌گیری شده در جهان محلی در مقایسه با مشاهدات مستقل درست پس از انفجار بزرگ، که مقدار انبساط متفاوتی را پیش‌بینی می‌کنند.

«لیشا ورده» (Licia Verde) کیهان شناس در ICREA و ICC-دانشگاه بارسلونا گفت: «ثابت هابل یک عدد بسیار ویژه است. می‌توان از آن برای شناسایی کوچک‌ترین جزئیات و آزمایش کل درک ما از کیهان استفاده کرد. این کار به جزئیات خارق‌العاده‌ای نیاز داشت.»

این همکاری علمی برای تعیین ثابت هابل، «ابرنواختر، H0، برای معادله‌ی حالت انرژی تاریک» (SHOES) نام دارد که در آن H0 ثابت هابل، میزان نرخ انبساط کیهان است. آن‌ها ۴۲ ابرنواختر را به‌عنوان نشانگرهای فاصله در کیهان رصد کردند. این نوع خاص از رویدادها، تقریبا یک بار در سال روی می‌دهند و بنابراین هابل تقریبا تمام اتفاقاتی را که در سه دهه‌ی گذشته رخ داده، مطالعه کرده است.

36 کهکشان که هابل از اجرام آن‌ها برای اندازه‌گیری سرعت انبساط کیهان استفاده کرده است.

این مجموعه از ۳۶ تصویر از تلسکوپ فضایی هابل ناسا، کهکشان‌هایی را نشان می‌دهد که همگی میزبان متغیرهای قیفاووسی و ابرنواخترها هستند. این دو پدیده‌ی آسمانی ابزارهای مهمی هستند که توسط ستاره‌شناسان برای تعیین فاصله‌ی نجومی استفاده می‌شوند و هابل از آن‌ها برای اصلاح اندازه‌گیری ثابت هابل، یعنی نرخ انبساط جهان، استفاده کرده است.
Credit: NASA, ESA, Adam G. Riess (STScI, JHU)

«آدام ریس» (Adam Riess) سرپرست «شوز» (SHOES) و برنده جایزه‌ی نوبل  از مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی (STScI) و دانشگاه جان هاپکینز خاطرنشان کرد: «ما نمونه‌ی کاملی از تمام ابرنواخترهای قابل دستیابی برای تلسکوپ هابل را داریم که در ۴۰ سال گذشته دیده شده‌اند.»

او افزود: «این همان کاری است که تلسکوپ فضایی هابل با استفاده از بهترین تکنیک‌هایی که برای انجام آن می‌دانیم، ساخته شده است. این احتمالا یک فعالیت عظیم هابل است، زیرا ۳۰ سال دیگر از عمر این رصدخانه طول می‌کشد تا این حجم نمونه، حتی دو برابر شود.»

داده‌های نرخ انبساط فعلی کیهان اکنون با تنها اندکی بیش از ۱ درصد عدم قطعیت، شناخته شده است. با این حال، پیش‌بینی می‌شد که نرخ انبساط کیهان کمتر از چیزی باشد که هابل می‌بیند. یک تخمین کاملا متفاوت از نرخ انبساط کیهان تنها ۴۰۰ هزار سال پس از مه‌بانگ، تخمین می‌زند که نرخ انبساط ۶۷.۵ کیلومتر بر ثانیه در هر مگاپارسک با خطای مثبت منفی ۰.۵ درصد است.

مشخص نیست که چرا این دو عدد مطابقت ندارند، و به گفته‌ی دانشمندان با توجه به حجم گسترده‌ی نمونه‌ی بررسی شده توسط هابل، تنها یک در میلیون احتمال دارد که ستاره‌شناسان به دلیل انتخاب نامناسب نشانگرها، اشتباه کرده باشند. تئوری اصلی به ما می‌گوید که آن‌ها باید یکسان باشند اما اختلاف موجود نشان می‌دهد که ممکن است چیز دیگری وجود داشته باشد که ما هنوز باید آن را درنظر بگیریم.

ستاره‌شناسان در حقیقت با ترکیب مدل استاندارد کیهان‌شناسی و اندازه‌گیری‌های مأموریت «پلانک» (Planck) آژانس فضایی اروپا که پس‌زمینه‌ی مایکروویو کیهانی را از ۱۳.۸ میلیارد سال پیش مشاهده کرد، به مقدار ۶۷.۵ با خطای مثبت/منفی ۰.۵ کیلومتر بر ثانیه در مگاپارسک برای ثابت هابل رسیده بودند.

اکنون داده‌های دقیق هابل هم که از اجرام کیهانی به‌عنوان نشانگر فاصله استفاده کرده است، از این تئوری پشتیبانی می‌کند که اتفاق عجیبی در حال وقوع است که احتمالا شامل فیزیک کاملا جدید می‌شود و بدین ترتیب این یافته چیزی را که در حال تبدیل شدن به تصویری زیبا و مرتب از تکامل دینامیکی جهان بود تغییر می‌دهد.

در طول دهه‌ی آینده، اخترشناسان مطالعه روی انبساط کیهان را گسترش خواهند داد و فعالیت رصدخانه‌های جدید و آینده ازجمله تلسکوپ فضایی جیمز وب، این نوید را می‌دهد که با در اختیار داشتن داده‌های کافی، بتوانیم دریابیم که در جهان چه می‌گذرد.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از انبساط کیهان
Credit: NASA/Victor Tangermann

منابع: IFL Science

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.