چالش‌های سوگیری گرانشی در مطالعات کیهان‌شناسی

در خصوص اینکه آیا می‌توان تنش هابل را حل کرد؟ لازم است یکسری توضیحات جالب را شرح دهیم.

روش‌های مختلفی برای محاسبهٔ “سرعت انبساط کیهان” وجود دارد، از مشاهدهٔ ابرنواخترهای دور گرفته تا اندازه‌گیری تغییر داپلر در نور سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم. در تمامی این روش‌ها نتایج نسبتاً متفاوتی دریافت می‌کنیم. این امر نشان می‌دهد که شاید ما ساختار کیهان را به طور کامل درک نمی‌کنیم، یا شاید با توجه به اینکه در اعماق یک ابرخوشه کهکشانی قرار داریم، دیدگاهمان نسبت به کیهان مغرضانه باشد.

همانطور که یک مطالعهٔ جدید نشان می‌دهد، مشکل “سوگیری” حتی بدتر از آن چیزی است که ما فکر می‌کردیم. اگر ما در اعماق فضا و دور از هر کهکشانی شناور بودیم، آنگاه دیدگاه ما از انبساط کیهان عاری از تأثیرات گرانشی بود و بهتر می‌توانستیم ببینیم که کهکشان‌های دور چگونه از ما دور می‌شوند. اما به دلیل اینکه ما بخشی از یک خوشهٔ کهکشانی محلی هستیم، در داده‌های خود کمی “سوگیری” داریم. به همین دلیل است که بسیاری از کهکشان‌های محلی به رنگ آبی تغییر کرده‌اند(یعنی در حال نزدیک شدن به ما هستند)

در واقع کیهان در نزدیکی ما منقبض نمی‌شود، ما فقط در یک “چاه گرانشی” کهکشانی هستیم. ما به راحتی می‌توانیم این سوگیری را توضیح دهیم، بنابراین مشکلی نیست. با این حال، با توجه به تنش ثابت هابل، محققان به تازگی به دنبال سوگیری‌های گرانشی فراتر از گروه محلی پیش رفتند، به این امید که مشکل را حل نمایند.

راه‌حل نامشخص برای معمای تنش هابل

اخترشناسان به بزرگترین ساختار گرانشی یعنی “ابرخوشه لانیاکیا” که کهکشان ما بخشی از آن است، نگاه کردند. این خوشهٔ کهکشانی عظیم وسعتی بیش از ۵۲۰ میلیون سال نوری دارد و میزبان بیش از ۱۰۰ هزار کهکشان است. گروه محلی ما به سمت قلب لانیاکیا کشیده می‌شود و بنابراین حرکت ما در سراسر کیهان می‌تواند مشاهدات ما از انبساط کیهان را منحرف کند.

وقتی دانشمندان تأثیر گرانشی ابرخوشه را به طور کلی اندازه‌گیری کردند، متوجه شدند که مشاهدات ما بین ۲ تا ۳ درصد سوگیری دارد. اما این سوگیری در جهت اشتباهی است. به عبارت دیگر، با در نظر نگرفتن اثر لانیاکیا، “تنش هابل” کوچک‌تر از آنچه که هست به نظر می‌رسید. این نتایج جدید نشان می‌دهد که تنش ۲ تا ۳ درصد بیشتر از آن چیزی است که فکر می‌کردیم. حتی برخی از اندازه‌گیری‌های اخیر ثابت هابل که دلگرم‌کننده به نظر می‌رسند برای توضیح سوگیری لانیاکیا کافی نیستند.

حذف سوگیری‌های ظریف از داده‌های کیهان‌شناسی چالش‌برانگیز است، بنابراین ممکن است مشاهدات بیشتر نتایج را در جهت درست تغییر دهد. اما ما نمی‌توانیم برای حل این معما تنها به سوگیری تکیه کنیم. واضح است که چیز ظریف و عجیبی در حال وقوع است و راه‌حل آن مشخص نیست. برای درک تنش هابل یا نرخ سرعت انبساط کیهان به مطالعهٔ بسیار بیشتری نیاز داریم. جزئیات بیشتر این پژوهش در arXiv منتشر شده است.

منبع :  https://phys.org/news/2023-11-account-laniakea-supercluster-hubble-tension.html

گرداورنده: محمد مهدی رضایی

“سوشال مدیای آکادمی تلسی”                                

https://telsi.co/ 

telsi.co