حل تنش هابل با فرضیه‌ای بحث‌برانگیز؛ آیا زمین در یک خلأ کیهانی عظیم قرار دارد؟

در دهه گذشته، کیهان‌شناسی با بحرانی فزاینده روبه‌رو بوده است، چرا که مشاهدات تلسکوپ هابل و سپس تلسکوپ فضایی جیمز وب نشان دادند بسته به اینکه اخترشناسان به کدام بخش از کیهان نگاه کنند، جهان با نرخ‌های متفاوتی در حال انبساط است.

در حال حاضر، دو روش استاندارد طلایی برای محاسبه نرخ انبساط که به آن «ثابت هابل» گفته می‌شود، وجود دارد. روش اول بررسی نوسانات بسیار کوچک در تابش پس‌زمینه کیهانی است؛ بقایای نخستین نور جهان که تنها ۳۸۰ هزار سال پس از بیگ‌بنگ به وجود آمد. این روش به اخترشناسان امکان داد تا نرخ انبساطی در حدود ۶۷ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک را استنتاج کنند؛ مقداری که با پیش‌بینی‌های مدل استاندارد کیهان‌شناسی انطباق نزدیک دارد.

بااین‌حال روش دوم که شامل اندازه‌گیری فواصل نزدیک‌تر با استفاده از ستارگان تپنده به نام ستارگان متغیر قیفاووسی است، مقدار عجیبی برای ثابت هابل به دست داده: ۷۳٫۲ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک.

اختلاف در محاسبات ثابت هابل ممکن است در نگاه اول ناچیز به نظر برسد، اما آن‌قدر زیاد است که پیش‌بینی‌های مدل استاندارد کیهان‌شناسی را به‌کلی زیر سؤال ببرد. اخترشناسان برای توضیح تنش هابل، بازنویسی‌های عمده و جزئی زیادی را برای مدل موجود پیشنهاد کرده‌اند که برای مثال می‌توان به کنارگذاشتن کامل انرژی تاریک و ماده تاریک اشاره کرد؛ اما پژوهشگران مطالعه‌ی جدید می‌گویند این ناهماهنگی ممکن است به‌طور خاص مربوط به «حیاط خلوت کیهانی» ما باشد.

 ایندرانیل بانیک، نویسنده‌ی اصلی مقاله و اخترشناس دانشگاه پورتسموث بریتانیا، در بیانیه‌ای گفت:

«یک راه‌حل احتمالی برای این ناسازگاری این است که کهکشان ما نزدیک به مرکز یک خلأ محلی بزرگ قرار داشته باشد. این خلأ باعث می‌شود که ماده، به‌واسطه‌ی گرانش، به‌سمت نواحی چگال‌تر بیرون خلأ کشیده شود و در نتیجه، با گذشت زمان، این منطقه خالی‌تر و خالی‌تر شود.» او اضافه کرد که این موضوع باعث می‌شود نرخ انبساط محلی درون این خلأ سریع‌تر از نواحی چگال‌تر و دورتر کیهان باشد.

فرضیه‌ای که بخشی از جهانمان را دارای چگالی کمتر نسبت به سایر نواحی می‌داند، نخستین بار در دهه‌ی ۱۹۹۰ شکل گرفت؛ زمانی که پژوهشگران متوجه شدند جهان محلی ما درمقایسه با جهان اطراف، کمتر از حد انتظار کهکشان دارد.

پژوهش‌های بعدی نیز آن مشاهدات را تأیید کردند و نشان دادند که کهکشان ما ممکن است در مرکز ناحیه‌ای قرار داشته باشد که به «حفره‌ی محلی» یا KBC void شناخته می‌شود؛ نامی که از حروف اول نام خانوادگی اخترشناسانی که این مطالعه را انجام دادند، گرفته شده است. بااین‌حال، برخی اخترشناسان تردید دارند که این فضای کم‌چگال واقعاً خالی باشد و احتمال می‌دهند که شاید با اجرامی پر شده باشد که نوری از خود منتشر نمی‌کنند.

طبق اندازه‌گیری‌های نوسانات آکوستیکی باریونی (BAO)، احتمال اینکه ما در یک خلأ کیهانی زندگی کنیم، صد برابر بیشتر از آن است که در ناحیه‌ای با چگالی متوسط باشیم.

گام بعدی برای بانیک و همکارانش مقایسه‌ی مدل خلأ با دیگر مدل‌ها است تا ببینند کدام‌ یک با تاریخچه‌ی انبساط جهان بیشترین انطباق را دارد. این موضوع نه تنها برای درک ما از چگونگی رفتار کیهان، بلکه برای شناخت جایگاهمان در آن پیامدهای گسترده‌ای خواهد داشت. اخترشناسی نوین همواره نشان داده که دیدگاه شخصی ما نسبت به کیهان استثنایی نیست. بااین‌حال، اگر واقعاً در مرکز یک خلأ زندگی کنیم، ممکن است در انزوایمان بسیار یگانه‌تر از آن چیزی باشیم که قبلاً تصور می‌کردیم.