آیا ماده تاریک در حال تحول است؟ نظریه‌ای نو برای رمزگشایی از بزرگترین معمای کیهان
آیا ماده تاریک در حال تحول است؟ نظریه‌ای نو برای رمزگشایی از بزرگترین معمای کیهان
سال‌هاست که معمایی پیچیده در قلب مدل استاندارد کیهان‌شناسی قرار دارد. شواهد قاطع از انبساط کیهان حکایت دارند، اما اندازه‌گیری‌های کیهان اولیه نرخ شتاب کمتری را نسبت به مشاهدات نزدیک در فضا و زمان نشان می‌دهند.
این ناسازگاری، که به «تنش هابل» شهرت یافته، همچنان بدون راه‌حل قطعی باقی مانده است. ایده‌های متعددی مطرح شده‌اند: شاید نسبیت عام ناقص باشد، شاید ماده تاریک وجود نداشته باشد، یا شاید جریان زمان یکنواخت نیست. برخی حتی این پرسش را مطرح کرده‌اند که آیا کل کیهان در حال چرخش است؟
اما به گزارش نیوزلن و به نقل از سای‌تک‌دیلی، نظریه‌ای نوین پیشنهاد می‌دهد که ماده تاریک ممکن است با گذشت زمان تحول یابد.
بر این اساس، پژوهشگران مدل‌هایی را کاوش کرده‌اند که در آن‌ها انرژی تاریک تحول می‌یابد، اما ایده تحول خود ماده تاریک کمتر مورد توجه قرار گرفته است.
بیشتر بخوانید: ۱۱ پرسش بزرگ بی‌پاسخ درباره ماده تاریک
دو دلیل اصلی برای این کم‌توجهی وجود دارد. نخست، مشاهدات قوی از وجود ماده‌ای حکایت دارند که به‌سختی با نور برهم‌کنش می‌کند.
گفتنی است نقطه‌ضعف کلیدی این است که تاکنون هیچ ذره ماده تاریکی مستقیماً شناسایی نشده است. دوم، بسیاری از منتقدان ماده تاریک ترجیح می‌دهند آن را با ایده‌های گرانش اصلاح‌شده کنار بگذارند.
برای آن‌ها، ماده تاریک مفهومی برای تنظیم نیست، بلکه پیش‌فرضی برای حذف است. به همین دلیل، پیشنهاد تحول ماده تاریک ایده‌ای جذاب و بدیع به شمار می‌رود.
پژوهش اخیر، که با استفاده از داده‌های پروژه DESI انجام شده، بزرگترین نقشه سه‌بعدی کیهان را تا به امروز ارائه داده است. این نقشه، که زمین را در مرکز برشی نازک از کیهان قرار می‌دهد، به پژوهشگران امکان داده تا مدل‌های تحول انرژی و ماده تاریک را با دقت بیشتری بررسی کنند.
پروژه «DESI» بزرگترین و دقیق‌ترین نقشه سه‌بعدی از جهان را تهیه کرده است. در این نقشه، زمین در مرکز یک برش نازک از کل کیهان قرار دارد که جایگاه ما در شبکه عظیم کیهانی را نشان می‌دهد.
آن‌ها استدلال می‌کنند که مدل تحول ماده تاریک با داده‌های مشاهده‌ای سازگاری بهتری دارد. نکته کلیدی این است که تکامل کیهان تا حدی به نسبت چگالی انرژی به چگالی ماده بستگی دارد.
از این رو، مدلی با ماده تاریک ثابت و انرژی تاریک در حال تحول، شباهت‌هایی با مدلی با ماده تاریک در حال تحول و انرژی تاریک ثابت دارد.
گفتنی است این پژوهش ایده ماده تاریکی عجیب را بررسی می‌کند که معادله حالت (EOS) آن تغییرپذیر است. برای تطابق با مشاهدات، معادله حالت ماده تاریک باید در طول زمان نوسان کند.
این مفهوم چندان دور از ذهن نیست. نوترینوها، که جرم دارند و با نور برهم‌کنش ضعیفی دارند، نوعی ماده تاریک داغ هستند و نوسان جرمی را تجربه می‌کنند.
پژوهشگران پیشنهاد می‌دهند که شاید ذرات ماده تاریک سرد نیز اثری مشابه داشته باشند. آن‌ها دریافتند که بهترین تطابق با داده‌های مشاهده‌ای در کیهانی است که حدود ۱۵ درصد از ماده تاریک سرد آن نوسانی و ۸۵ درصد باقی‌مانده ماده تاریک استاندارد است.
در همین رابطه بخوانید: دو نظریه انقلابی درباره ماده تاریک: از جهان آینه‌ای تا تابش کوانتومی افق کیهانی
گفته می‌شود این ترکیب می‌تواند تنش هابل را برطرف کند و همچنان با مشاهدات ماده تاریک همخوانی داشته باشد.
بر این اساس، این مدل ترکیبی نه‌تنها به حل تنش هابل کمک می‌کند، بلکه درک ما از ساختار کیهان را نیز گسترش می‌دهد. ماده تاریک، که حدود ۲۷ درصد از جرم-انرژی کیهان را تشکیل می‌دهد، نقش مهمی در شکل‌گیری کهکشان‌ها و ساختارهای بزرگ کیهانی ایفا می‌کند.
اما ناشناخته بودن ماهیت آن، یکی از بزرگترین معماهای علم مدرن است. این نظریه جدید، با پیشنهاد نوسان در ویژگی‌های ماده تاریک، دریچه‌ای به سوی مدل‌های پیچیده‌تر باز می‌کند که می‌توانند رفتار کیهان را بهتر توضیح دهند.
لازم به تأکید است که این پژوهش یک مدل اولیه ارائه می‌دهد. پژوهشگران خود نیز اذعان دارند که این کار مفهومی گسترده است و محدودیت‌های خاصی برای ذرات ماده تاریک تعیین نمی‌کند.
با این حال باید گفت که، این مدل اولیه راه را برای پژوهش‌های آینده هموار می‌کند. پروژه DESI، با داده‌های بی‌سابقه‌اش، به دانشمندان امکان می‌دهد تا این ایده‌ها را با مشاهدات دقیق‌تری آزمایش کنند.
