«سایه‌های تردید بر نظریه "جهان شتابدار"»

* پنج سال پیش، جایزه‌‎ی نوبل فیزیک به سه اخترشناس به دلیل این که در اواخر دهه‌ی ۱۹۹۰ میلادی نشان داده‌ بودند نرخ گسترش (انبساط) کیهان شتابدار است اهدا شد.

نتیجه‌گیری آنها بر پایه‌ی بررسی‌هایی بود که با بهره از مشاهدات تلسکوپ فضایی هابل و چند تلسکوپ زمینی روی ابرنواخترهای گونه‌ی Ia -انفجار سهمگین گرماهسته‌ای ستارگان- انجام شده بود. این باعث پذیرش گسترده‌ی این نظریه‌ شد که جهان هستی در تسلط جوهره‌ای رازگونه به نام "انرژی تاریک" است که به گسترش آن شتاب می‌دهد.

اکنون گروهی از دانشمندان به رهبری سوبیر سرکار از بخش فیزیک دانشگاه آکسفورد سایه‌های تردید بر این مفهوم کیهان‌شناختی استاندارد انداخته‌اند. این پژوهشگران با بهره گرفتن از یک مجموعه‌ی رو به گسترش از داده‌ها -کاتالوگی از ۷۴۰ ابرنواختر رده‌ی Ia، (بیش از ده برابر نمونه‌های دهه‌ی ۱۹۹۰)، پی بردند که شواهد شتاب کیهان شاید سست‌تر از چیزی باشد که گمان می‌رفت، زیرا این داده‌ها با یک نرخ ثابتِ گسترش همخوانی دارند.

این پژوهش در گزارش‌های علمی نشریه‌ی نیچر منتشر شده است.
پرفسور سرکار، که در بنیاد نیلز بوهر کپنهاگ نیز جایگاهی دارد می‌گوید: «کشف گسترش شتابدار کیهان برنده‌ی جایزه‌ی نوبل و جایزه‌ی کیهان‌شناسی گروبر شد، و همچنین جایزه‌ی Breakthrough در فیزیک بنیادی را هم به دست آورد. این یافته به پذیرش گسترده‌ی این اندیشه انجامید که جهان هستی در تسلط "انرژی تاریک" است که مانند یک ثابت کیهان‌شناسی رفتار می‌کند- این نظریه اکنون به نام "مدل استاندارد" کیهان‌شناسی شناخته می‌شود.»
@onestar_in_sevenskies

«ولی اکنون داده‌های بسیار بیشتری درباره‌ی ابرنواخترها در دست داریم که به کمکشان می‌توانیم بررسی آماری دقیق و پرجزییاتی انجام دهیم. ما تازه‌ترین فهرست از ۷۴۰ ابرنواختر گونه‌ی Ia -بیش از ده برابر نمونه‌هایی که کشف پیشین بر پایه‌ی آنها انجام شد- را بررسی کردیم و دریافتیم که شواهد گسترش شتابدار حداکثر باید امتیاز ۳ سیگما بگیرد. این بسیار کمتر از "۵ سیگما" است، بالاترین امتیاز در یافته‌های علمی و امتیاز استاندارد که برای ادعای کشفی با ارزش بنیادین نیازست.» [امتیازی که به آشکارسازی امواج گرانشی در سال گذشته داده شد ۵ سیگما بود-م]

«به عنوان نمونه‌ای مشابه در این زمینه می‌توان از ادعای دانشمندان در کشف یک ذره‌ی تازه با وزن ۷۵۰ گیگاالکترون ولت یاد کرد که بر پایه‌ی داده‌های به دست آمده از برخورددهنده‌ی هادرونی بزرگ در سرن انجام شده بود. این یافته در آغاز امتیازی بالاتر از کشف شتاب گسترش کیهان گرفت که دسامبر پارسال به ۳.۹ و ۳.۴ هم رسید- و بیش از ۵۰۰ پژوهشنامه‌ی نظری هم درباره‌اش نوشته شد. ولی در ماه اوت اعلام شد که داده‌های تازه نشان می‌دهند امتیاز این کشف به ۱ سیگما هم نمی‌رسد. این کشف تنها یک نوسان آماری بود و چنین ذره‌ای وجود نداشت.»

داده‌های دیگری هم در دسترس هست که به نظر می‌رسد از نظریه‌ی گسترش شتابدار کیهان پشتیبانی می‌کنند، مانند داده‌هایی درباره‌ی تابش زمینه‌ی ریزموج کیهان (پس‌تاب کم‌سوی مهبانگ) که از ماهواره‌ی پلانک به دست آمده. ولی پرفسور سرکار می‌گوید: «همه‌ی اینها بررسی‌های نامستقیمی است که در چارچوب یک مدل فرضی انجام شده‌اند، و زمینه‌ی ریزموج کیهان به طور مستقیم تحت تاثیر انرژی تاریک نیست. در واقع، عملا یک اثر نامحسوس وجود دارد -اثر یکپارچه‌ی ساش-ولف، ولی به طور متقاعدکننده‌ای آشکار نشده.»

«پس کاملا امکان این هست که گمراه شده باشیم و وجود انرژی تاریک نتیجه‌ی بررسی داده‌ها در یک مدل نظری باشد که بیش از حد ساده شده: نظریه‌ای که در واقع در دهه‌ی ۱۹۳۰ پی‌ریزی شد، بسیار پیش از آن که داده‌های واقعی در دست باشد. اگر مشاهدات بر پایه‌ی یک چارچوب نظری پیچیده‌تر انجام شود، چارچوبی که در آن، کیهان دقیقا همگن نیست و محتوای ماده‌ی آن شاید مانند یک گاز آرمانی (ایده‌آل) نباشد (دو پنداشت کلیدیِ مدل استاندارد کیهان‌شناسی)، شاید به خوبی بتواند به دستاوردی بدون نیاز به انرژی تاریک بیانجامد. در واقع، انرژی خلا چیزیست که ما مطلقا هیچ شناختی از آن در نظریه‌ی بنیادی نداریم.»...
ادامه در پست بعد...
@onestar_in_sevenskies
#انبساط_کیهان #گسترش_کیهان #مدل_استاندارد #جهان_شتابدار

استاد سرکار می‌افزاید: «به طور طبیعی، برای قانع کردن جامعه‌ی فیزیک باید پژوهش‌ها و کارهای بسیاری انجام شود، ولی بررسی ما توانست لرزان بودن یک ستون کلیدیِ مدل استاندارد را نشان داد. امید می‌رود این انگیزه‌ای برای بررسی‌های بهترِ داده‌های کیهان‌شناختی پدید آورد، و همچنین الهام‌بخش نظریه‌پردازان برای آزمودن مدل‌های کیهان‌شناختی دیگری باشد. پیشرفت چشمگیر زمانی به دست خواهد آمد که تلسکوپ بی‌اندازه بزرگ اروپا (European Extremely Large Telescope) با یک جستجوگر فرا-حسمند لیزری رصدهایی انجام دهد و در یک دوره‌ی ۱۰ تا ۱۵ ساله، به طور دقیق شتابدار بودن یا نبودن نرخ گسترش کیهان را بسنجد.»

#جهان_شتابدار #انبساط_کیهان #گسترش_کیهان #مدل_استاندارد
برای دیدن پیوندها، می توانید این مطلب را در خود وبلاگ بخوانید:
https://1star-7skies.blogspot.com/2016/10/blog-post_21.html
—-------------------------------------------------
به تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:
telegram: @onestar_in_sevenskies

«طیف نور پادماده با طیف نور ماده یکیست»
—------------------------------------------------—
https://goo.gl/tJQIrN
* فیزیکدانان برای نخستین بار نشان داده‌اند که اتم‌های #پادماده در واکنش به تابش لیزر، همان گونه‌ی نوری که از ماده‌ی معمولی گسیلیده می‌شود را تولید می‌کنند.

به گفته‌ی پژوهشگران، سنجش‌‌های دقیق‌ترِ این نور می‌تواند به گره‌گشایی از این راز کمک کند که چرا مقدار پادماده (ضدماده) در مقایسه با ماده‌ی معمولی در کیهان بسیار کمتر است.

هر ذره‌ی ماده‌ی معمولی دارای یک همتای پادماده با همان جرم ولی با بار الکتریکی مخالف است. برای نمونه، الکترون‌ها و پروتون‌ها دارای همتاهای پادماده‌ای به ترتیب به نام #پوزیترون و #پادپروتون هستند.

هنگامی که یک ذره به یک پادذره برخورد می‌کند، همدیگر را نابود کرده و فورانی از انرژی پدید می‌آورند. برخورد یک گرم پادماده با یک گرم ماده‌ی معمولی و نابودی آنها می‌تواند انرژی‌ای حدود دو برابر بمب هسته‌ای که بر سر هیروشیمای ژاپن انداخته شد آزاد کند (نگران بمب‌های پادماده نباشید، پژوهشگران هنوز راه بسیار درازی برای تولید حتی یک گرم پادماده دارند).

این هنوز یک راز است که چرا ماده در کیهان تا این اندازه بر پادماده برتری دارد. #مدل #استاندارد فیزیک ذرات (بهترین توصیفی که تاکنون از شیوه‌ی رفتار بلوک‌های بنیادی کیهان ارایه شده) می‌گوید در مهبانگ (بیگ بنگ) می‌بایست مقدار برابری ماده و پادماده پدید آمده باشد.
@onestar_in_sevenskies
تاباندن نور بر پادماده
دانشمندان در پی بررسی این بودند که آیا تفاوت رفتاری پادماده با ماده به گونه‌ای هست که بتواند گره از رازِ بیش از اندازه کم بودن آن در کیهان بگشاید یا نه.

یک رشته آزمایش‌های کلیدی برای این منظور، تاباندن #لیزر بر اتم‌های پادماده بود که "روند" درآشامش (جذب) و گسیلش نورشان بسیار همانند اتم‌های ماده‌ی معمولی است. اگر اتم‌های #پادهیدروژن طیف نوری متفاوت با اتم‌های هیدروژن می‌گسیلیدند، این تفاوت‌های طیفی می‌توانست آگاهی‌هایی درباره‌ی دیگر تفاوت‌های رفتاری ماده و پادماده نیز به دانشمندان بدهد.

جفری هینست، فیزیکدان دانشگاه آرهوس دانمارک و یکی از نویسندگان این پژوهش می‌گوید: «دوست دارم این را جام مقدس فیزیک پادماده بنامم. من بیش از ۲۰ سال است که در تلاش برای امکان‌پذیر شدن این [آزمایش] هستم، و این پروژه سرانجام پس از دشواری‌های بسیار انجام گرفته.»

پژوهشگران این آزمایش را با پادهیدروژن انجام دادند که ساده‌ترین اتم پادماده است، درست مانند هیدروژن که ساده‌ترین اتم ماده‌ی معمولی است. هر یک از اتم‌های پادهیدروژن از یک پادپروتون و یک پوزیترون (پادالکترون) تشکیل شده.

تولید پادماده به اندازه‌ی کافی برای انجام آزمایش کاری چالش‌برانگیز بود. برای به دست آوردن اتم‌های پادهیدروژن، پژوهشگران ابرهایی متشکل از حدود ۹۰ هزار پادپروتون را با ابرهایی متشکل از حدود ۱.۶ میلیون پوزیترون در هم آمیختند و حدود ۲۵۰۰۰ اتم پادهیدروژن به دست آوردند. این کار با بهره از دستگاه آلفا-۲ که یک سامانه‌ی تولید و به دام‌اندازی پادماده در #سرن سوییس است انجام دادند.

پس از تولید اتم‌های پادهیدروژن، به گفته‌ی هینست: «باید از آنها نگهداری می‌کردیم که کاری بسیار سخت بود.» پادهیدروژن از نظر الکتریکی خنثا است و این بدان معناست که نمی‌توان آنها را به کمک میدان‌های الکتریکی سر جایشان نگه داشت. هینست می‌افزاید: «و چون باید از ماده‌ی معمولی دور نگه داشته شود، ناچاریم آن را در خلا شدید ذخیره کنیم.» افزون بر آن، بهتر از همه اینست که پادماده در دماهایی نزدیک به #صفر_مطلق (منفی ۲۷۳.۱۵ درجه‌ی سانتیگراد) نگهداری شود، به گونه‌ای که سرعت جنبش‌هایش کم شده و آسان‌تر بشود آنها را یک جا نگه داشت.

این پژوهشگران پادهیدروژن را در میدان‌های مغناطیسی بسیار نیرومند به دام انداختند. هینست می‌گوید: «ما اکنون می توانیم حدود ۱۵ اتم پادهیدروژن را همزمان نگه داریم.»

سپس آنها پرتوی لیزری بر این پادهیدروژن‌ها تاباندند که باعث شد اتم‌ها نور پس دهند. پس از آن، دانشمندان طیف نوری که پادهیدروژن گسیلیده بود را با دقت ۱۰ به توان ۱۰ اندازه گرفتند. برای مقایسه، پژوهشگران امروزه می‌توانند برای هیدروژن، همین ویژگی‌ها را با دقت ۱۰ به توان ۱۵ اندازه بگیرند. هینست می‌گوید: «ما می‌خواهیم سنجش پادهیدروژن را هم با همان دقت هیدروژن انجام دهیم، و دلیلی وجود ندارد که در آینده از پس این کار بر نیاییم.»

تا اینجا طیف‌های نور هیدروژن و پادهیدروژن یکسان به نظر می‌رسند، ولی هینست می‌گوید: «سنجش پادهیدروژن با دقت بیشتر می‌تواند سرانجام تفاوت‌هایی را میان ماده و پادماده آشکار کند که بتوانند گره از راز کمبود پادماده‌ در کیهان گشوده و دگرگونی‌هایی انقلابی در مدل استاندارد پدید بیاورند. این واقعا یک پژوهش سرنوشت‌ساز است.»
... جزییات در پست بعد 👇🏼

«نظمی که مدل کیهانشناسی را به چالش می‌کشد»
—------------------------------------------

بیشتر کهکشان‌های کوتوله‌ی پیرامون کهکشان قنطورس-ای به نظر می‌رسد در صفحه‌ای یکسان به گرد این کهکشان غول‌پیکر می‌گردند- چیزی که با مدل‌های کیهان‌شناختی امروزی نمی‌خواند.

فرض کنید وارد اتاق دختر نوجوانتان شوید و به جای یک فضای به هم ریخته و شلوغ، با جایی منظم و آراسته روبرو شوید- اخترشناسان هم نظم و ترتیب را در جایی یافته‌اند که انتظار آشفتگی در آن داشتند، و این یافته‌ی تازه می‌تواند نظریه‌های پذیرفته شده‌ی کیهان‌شناسی را به چالش بکشد.

به گزارش الیور مولر و همکارانش از دانشگاه بازل سوییس در نشریه‌ی ساینس، در حرکت کهکشان‌های ماهواره‌ای که به گرد قنطورس-ای در چرخشند نظمی شگفت‌انگیز دیده می‌شود. قنطورس-ای یا ان‌جی‌سی ۵۱۲۸ یک کهکشان بیضیگون غول‌پیکر در فاصله‌ی ۱۲ میلیون سال نوری زمینست.

در #مدل_استاندارد کیهان‌شناسی -مدل معروف لامبدا-سی‌دی‌ام (ΛCDM) که جهان هستی را به طور عمده تشکیل شده از انرژی تاریک و ماده‌ی تاریک سرد می‌داند- پیش‌بینی شده که کهکشان‌های بزرگ باید با انبوه نامنظمی از کهکشان‌های کوتوله در بر گرفته شده باشند. ولی از میان ۱۶ ماهواره‌ی قنطورس آ با سرعت‌های شعاعیِ شناخته شده، ۱۴ تا در الگویی منظم و سامان‌مند حرکت می‌کنند. مدار همه‌ی آنها در صفحه‌ی گسترده‌ایست که کمابیش عمود بر نوار تیره‌ی غبار پرآوازه‌ی این کهکشان است، و جهت چرخش دایره‌ای هر ۱۴ تا نیز یکی است.

پنج سال پیش هم نتیجه‌ی تا اندازه‌ای مشابه برای کهکشان خودمان و کهکشان زن در زنجیر (آندرومدا، ام۳۱) به دست آمده بود. در آن زمان، برخی از نظریه‌پردازان برهم‌کنش‌های گرانشی میان کهکشان‌های گروه محلی را دلیل احتمالی این نظم‌ها دانستند. ولی این توضیح برای قنطورس آ کاربرد ندارد.

به نوشته‌ی مولر و همکارانش در ساینس، احتمالِ یافتن تنها یک نمونه حرکتِ هماهنگ برای کهکشان‌های ماهواره‌ای در شبیه‌سازی‌های لامبدا-سی‌دی‌ام کمتر از ۰.۵% است: «یافتن سه نمونه از چنین سامانه‌ای در فضای نزدیک بی‌اندازه بعید به نظر می‌آید.»

الین تولستوی از دانشگاه گرونیگن هلند و کارشناس فرگشت کهکشان‌های کوتوله می‌گوید: «این نتیجه‌ی توجه‌برانگیزیست. ولی باز هم از دید آماری مقدار کوچکی است. اندازه‌گیری سرعت تنها برای ماهواره‌های بسیار روشن قنطورس-ای امکان‌ پذیر است- این شاید یک سوگیری (bias) ناشناخته باشد.»

وی می‌افزاید: «ولی این باز هم بسیار فریبنده است.»

همکار وی در دانشگاه گرونیگن، امینا هلمی (امینه حلمی) که فرآیند پیدایش کهکشان‌هایی مانند راه شیری را بررسی می‌کند انتقاد دیگری دارد.

وی می‌گوید: «ما می‌دانیم که قنطورس-ای هم در گذشته دستخوش یک رویداد ادغام بزرگ شده بوده. ولی نویسندگان این پژوهش آن را در نظر نگرفته‌اند. همچنین آنها گفته‌اند سحابی‌های سیاره‌نمای درون این کهکشان هم چنین الگویی دارند. به باور من، این یافته بیشتر می‌تواند درباره‌ی ادغام‌های کهکشانی به ما آگاهی‌ بدهد تا کیهان‌شناسی.»

تولستوی می‌گوید شاید گردآوری داده‌های بیشتر برای دیگر کهکشان‌ها و ماهواره‌هایشان بتواند یک بار برای همیشه پاسخ این پرسش‌ها را بدهد: «این‌ها سنجش‌های ساده‌ای نیستند. احتمال‌های ما محدود است.» افزون بر آن، هلمی می‌افزاید ما نیاز به داده‌های دقیق درباره‌ی حرکت ماهواره‌های کهکشان‌ها داریم تا بتوانیم نمایی کامل و سه‌بعدی به دست آوریم.

این دقیقا چیزیست که سنجش‌های ماهواره‌ی اروپایی گایا -که در اواخر آوریل منتشر می‌شود- روشن خواهد کرد، دستکم برای همه‌ی کهکشان‌های کوتوله‌ای که به گرد راه شیری می‌چرخند. حلمی می‌گوید: «گروه همکاری گایا مقاله‌ای دارد که از سوی نشریه‌ی ساینس در دست تایید علمی و اعتبارسنجی است. ولی فعلا نمی‌توانم جزییاتش را آشکار کنم.»
https://goo.gl/qfdVAD
—-------------------------------------------------
برای دیدن پیوندها، می توانید این مطلب را در خود وبلاگ بخوانید:
http://www.1star7sky.com/2018/02/CentaurusA.html
—-------------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:
@onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky