کهکشان ما درون یک حباب بزرگ است که در آن ماده کمی وجود دارد

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

ممکن است در یک حباب زندگی کنیم. اما این عجیب ترین چیزی است که در مورد جهان ما شنیده اید. اکنون در میان بی‌شمار نظریه‌ها و فرضیه‌ها، دیگری پدید آمده است. مطالعه جدید تلاشی برای حل یکی از دشوارترین رازهای فیزیک مدرن است: چرا اندازه گیری های ما از سرعت انبساط جهان منطقی نیست؟

به گفته نویسندگان مقاله، ساده ترین توضیح این است که کهکشان ما در منطقه ای با چگالی کم از کیهان قرار دارد - به این معنی که بیشتر فضایی که می توانیم به وضوح از طریق تلسکوپ ها ببینیم بخشی از یک حباب غول پیکر است. و محققان می نویسند که این ناهنجاری احتمالاً با اندازه گیری ثابت هابل - ثابتی که برای توصیف انبساط جهان استفاده می شود - تداخل دارد.

جهان چگونه توسعه یافت؟

سعی کنید تصور کنید که حباب در مقیاس کیهان چگونه به نظر می رسد. این بسیار دشوار است، زیرا بیشتر فضا فضا است، با تعداد انگشت شماری کهکشان و ستاره در فضای خالی پراکنده شده اند. اما درست مانند نواحی در کیهان قابل مشاهده، که در آن ماده به صورت خوشه‌ای متراکم یا برعکس، دور از یکدیگر قرار دارد، ستاره‌ها و کهکشان‌ها با چگالی‌های متفاوت در بخش‌های مختلف کیهان جمع می‌شوند.

تشعشعات پس‌زمینه (یا تشعشعات پس‌زمینه مایکروویو کیهانی) - این تابش حرارتی که در اوایل کیهان شکل گرفت و به طور مساوی آن را پر می‌کند - به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا با دقت تقریباً کامل دمای یکنواخت کیهان اطراف ما را تعیین کنند. امروزه می دانیم که این دما 2.7 کلوین است (کلوین یک مقیاس درجه حرارت است که 0 درجه صفر مطلق است). با این حال، طبق گزارش Space.com، با بررسی دقیق تر، می توانید نوسانات کوچکی را در این دما مشاهده کنید. مدل‌هایی از چگونگی تکامل جهان در طول زمان نشان می‌دهد که این ناسازگاری‌های کوچک در نهایت باعث ایجاد مناطق کم و بیش متراکم از فضا می‌شوند. و این نوع مناطق با چگالی کم برای تحریف اندازه‌گیری‌های ثابت هابل به روشی که در حال حاضر انجام می‌شود، بیش از اندازه کافی است.

صفر مطلق اصطلاحی است که به معنای توقف کامل حرکت مولکول ها است. نمی توان به دمای صفر مطلق رسید. در سال 1995، اریک کورنل و کارل ویمان سعی کردند این کار را انجام دهند، اما زمانی که اتم های روبیدیم سرد شدند، موفق نشدند. به همین دلیل است که واحد تغییر دما در کلوین مقادیر منفی ندارد.

ثابت هابل چگونه اندازه گیری می شود؟

امروزه دو روش اصلی برای اندازه گیری ثابت هابل وجود دارد. یکی بر اساس اندازه گیری های بسیار دقیق CMB است، که به نظر می رسد در سراسر جهان ما یکنواخت است، زیرا اندکی پس از انفجار بزرگ شکل گرفته است. روش دیگر مبتنی بر ابرنواخترها و ستارگان متغیر تپنده در کهکشان های نزدیک به نام قیفاووس است. به یاد بیاورید که قیفاووس و ابرنواخترها دارای خواصی هستند که به دقت تعیین فاصله آنها از زمین و با چه سرعتی از ما امکان پذیر است. اخترشناسان از آنها برای ساختن یک "نردبان فاصله" به نقاط دیدنی مختلف در جهان قابل مشاهده استفاده کرده اند. دانشمندان از همان "نردبان" برای استخراج ثابت هابل استفاده کردند. اما از آنجایی که اندازه‌گیری‌های Cepheids و CMB در دهه گذشته دقیق‌تر شده‌اند، مشخص شده است که داده‌ها همگرا نیستند. و وجود پاسخ های مختلف معمولاً به این معنی است که چیزی وجود دارد که ما نمی دانیم.

بنابراین، در واقع، این فقط در مورد درک سرعت فعلی انبساط جهان نیست، بلکه در مورد درک چگونگی توسعه و انبساط جهان و آنچه در تمام این مدت با فضا-زمان اتفاق می‌افتاد است.

کهکشان ها در یک حباب

برخی از فیزیکدانان بر این باورند که نوعی "فیزیک جدید" وجود دارد که عدم تعادل را تعیین می کند - چیزی در جهان که ما آن را درک نمی کنیم و این دلیل رفتار غیرمنتظره اجرام فضایی است. به گفته لوکاس لومبریزر، نویسنده این مطالعه، یک فیزیک جدید یک راه حل بسیار هیجان انگیز برای ثابت هابل است، اما معمولاً مدل پیچیده تری را نشان می دهد که به شواهد واضح نیاز دارد و باید با اندازه گیری های مستقل پشتیبانی شود. دانشمندان دیگر معتقدند مشکل در محاسبات ما نهفته است.

راه حلی که در مقاله جدیدی که در آوریل 2020 در Physics Letters B منتشر خواهد شد، این است که فرض کنیم کل کهکشان ما، و همچنین چندین هزار کهکشان نزدیک، در یک حباب هستند که در آن ماده کمی وجود دارد - ستاره ها، گازها و غبارها. ابرها به گفته نویسنده این مطالعه، حبابی با قطر 250 میلیون سال نوری که حدود نیمی از چگالی بقیه کیهان را در خود دارد، می تواند ارقام مختلفی را برای نرخ انبساط جهان با هم هماهنگ کند.