دانشمندان نظریه اصلی در مورد انرژی تاریک را آزمایش کرده‌اند

به گزارش مجله خبری نگار، انرژی تاریک مدت‌هاست که به عنوان توضیح اصلی برای انبساط شتاب‌دار کیهان در نظر گرفته می‌شود. با این حال، یک مطالعه بین‌المللی جدید، بر اساس بزرگترین و جامع‌ترین کاتالوگ ابرنواختر‌های نوع Ia، نشان داده است که داده‌ها کمی بیشتر با مدلی که در آن خواص انرژی تاریک با گذشت زمان تغییر می‌کند، سازگار هستند. ایزوستیا توضیح می‌دهد که چرا نتایج هنوز یک کشف محسوب نمی‌شوند، اما دانشمندان را مجبور می‌کنند تا نگاه دقیق‌تری به مدل‌های کیهان‌شناسی جایگزین بیندازند.

انرژی تاریک دیگر ثابت نیست

در اواخر دهه ۱۹۹۰، ستاره‌شناسان کشف کردند که جهان از زمان بیگ بنگ صرفاً در حال انبساط نبوده، بلکه این انبساط با سرعت فزاینده‌ای در حال انجام است. برای توضیح این پدیده، انرژی تاریک پیشنهاد شد - شکلی ناشناخته از انرژی که طبق درک فعلی، اکثریت محتوای انرژی جهان را تشکیل می‌دهد.

مدل ΛCDM (لامبدا-CDM) همچنان پایه و اساس کیهان‌شناسی مدرن است. این مدل فرض می‌کند که انرژی تاریک یک ثابت کیهان‌شناسی است، به این معنی که خواص آن با گذشت زمان تغییر نمی‌کند.

با این حال، در سال‌های اخیر، چندین مشاهده مستقل به انحرافات احتمالی از این تصویر اشاره کرده‌اند. مطالعه جدید مدل استاندارد را رد نمی‌کند، اما نشان می‌دهد که داده‌های موجود به طور ضعیفی از سناریویی حمایت می‌کنند که در آن خواص انرژی تاریک ممکن است با تکامل جهان تغییر کند.

با این حال، خود نویسندگان تأکید می‌کنند که اهمیت آماری هنوز برای تأیید این فرضیه کافی نیست. این اثر در مجله Phys.org منتشر شده است.

نویسندگان این مطالعه، کاتالوگ Unite را با ترکیب داده‌های دو مورد از بزرگترین پروژه‌های رصد ابرنواختر‌های نوع Ia - Pantheon+ و DES-SN۵YR - ایجاد کردند. نمونه نهایی شامل اطلاعاتی در مورد ۲۸۸۴ ابرنواختر احتمالی نوع Ia بود که Unite را به کامل‌ترین و از نظر داخلی منسجم‌ترین مجموعه داده از نوع خود تا به امروز تبدیل می‌کند.

برای دستیابی به حداکثر قابلیت مقایسه نتایج، محققان مجموعه‌ای از داده‌های تقریباً ۳۰ ساله از مشاهدات را با استفاده از یک روش واحد برای مدل‌سازی ابرنواختر، انتخاب اجرام و اصلاح اثرات سیستماتیک، دوباره پردازش کردند. علاوه بر این، جرم کهکشان‌هایی که فوران‌ها در آنها رخ داده است، با استفاده از یک رویکرد واحد برای اکثر نمونه‌ها، دوباره تخمین زده شد.

ابرنواختر‌های نوع Ia انفجار‌های ستاره‌ای قدرتمندی هستند که در نوع خاصی از سیستم ستاره‌ای دوتایی رخ می‌دهند. آنها نقش ویژه‌ای در کیهان‌شناسی دارند. از آنجا که درخشندگی استاندارد شده آنها به خوبی شناخته شده است، به عنوان نوعی "شمع استاندارد" عمل می‌کنند. به دلیل درخشندگی نسبتاً قابل پیش‌بینی چنین انفجارهایی، ستاره‌شناسان از آنها به عنوان نوعی "شمع استاندارد" استفاده می‌کنند - درخشندگی مشاهده شده یک ابرنواختر می‌تواند برای تخمین فاصله تا کهکشان میزبان آن استفاده شود. این به آنها اجازه می‌دهد تا نحوه انبساط جهان و اینکه آیا سرعت انبساط در طول زمان تغییر کرده است یا خیر را مطالعه کنند.

با مقایسه روشنایی واقعی و مشاهده شده چنین شراره‌هایی، ستاره‌شناسان می‌توانند فاصله کهکشان‌های دوردست را تعیین کرده و چگونگی تغییر سرعت انبساط جهان در طول تاریخ آن را ردیابی کنند.

پس از تجزیه و تحلیل کاتالوگ ترکیبی، محققان نتایج را با پیش‌بینی‌های مدل استاندارد ΛCDM مقایسه کردند. معلوم شد که داده‌های جدید دوباره به مدل‌هایی که در آنها انرژی تاریک می‌تواند با گذشت زمان تغییر کند، کمی برتری می‌دهد.

همانطور که تامارا دیویس، اخترفیزیکدان، اشاره کرد، نکات مشابهی در حال حاضر در تجزیه و تحلیل داده‌های بررسی انرژی تاریک (DES) پدیدار شده‌اند و نتایج مشابهی قبلاً توسط پروژه ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک (DESI) به دست آمده است. بنابراین، مشاهدات مستقل بر اساس اندازه‌گیری‌های مختلف کیهان‌شناسی، بار دیگر به یک جهت اشاره می‌کنند.

تامارا دیویس، اخترفیزیکدان

دو اندازه‌گیری کاملاً مستقل، نشانه‌هایی از تغییر انرژی تاریک در طول زمان را آشکار کرده‌اند که فرض مدل استاندارد مبنی بر عدم تغییر انرژی تاریک را به چالش می‌کشد. این مطالعات همچنین ممکن است کلید توضیح چگونگی ارتباط گرانش و فیزیک کوانتومی را در خود داشته باشند.

با این حال، خود نویسندگان احتیاط را توصیه می‌کنند. تحلیل بیزی تنها ترجیح ضعیفی را برای مدل با انرژی تاریک متغیر نشان می‌دهد، در حالی که تحلیل فراوانی‌گرا، بسته به روش محاسبه، معناداری آماری تقریباً ۲.۵σ (انحراف معیار) یا ۳.۱σ را به دست می‌دهد. معمولاً برای تشخیص یک کشف در فیزیک، سطحی تقریباً ۵σ مورد نیاز است.

چرا دانشمندان عجله‌ای برای بازنویسی کتاب‌های درسی ندارند؟

با وجود این نتایج جذاب، محققان باور ندارند که مدل استاندارد کیهان‌شناسی رد شده باشد. ΛCDM همچنان با موفقیت تعداد زیادی از مشاهدات نجومی را توضیح می‌دهد و همچنان قابل اعتمادترین توصیف از تکامل جهان است.

این مطالعه جدید تنها علاقه به این فرضیه را افزایش می‌دهد که خواص انرژی تاریک ممکن است پیچیده‌تر از آن چیزی باشد که قبلاً تصور می‌شد. برای آزمایش این ایده، دانشمندان به مشاهدات مستقل جدید و حتی نمونه‌های بزرگتری از ابرنواختر‌ها نیاز دارند.

اگر مطالعات آینده سیگنال‌های فعلی را تأیید کنند، این می‌تواند منجر به بازنگری در یکی از اصول کلیدی کیهان‌شناسی مدرن شود. در حال حاضر، نویسندگان تأکید می‌کنند که نتایج فعلی باید به عنوان دلیل مهمی برای تحقیقات بیشتر در نظر گرفته شوند، نه به عنوان اثبات قطعی تغییر انرژی تاریک.