معمای کیهانی که تلسکوپ «جیمز وب» از حل آن درماند

به گزارش دیجیتال‌ترندز، یک موضوع بسیار عجیب در کیهان شناسی وجود دارد. طی چند دهه اخیر، یک سوال بزرگ در این حوزه باعث ایجاد بحران شده است: جهان با چه سرعتی در حال انبساط است؟ می‌دانیم که جهان از زمان مه‌بانگ در حال انبساط بوده است، اما سرعت دقیق این انبساط هنوز به طور قطعی مشخص نیست.

مشکل این است که به نظر می‌رسد نرخ انبساط بسته به عواملی که برای اندازه‌گیری آن استفاده می‌شود متفاوت است و هیچ کس مطمئن نیست علت چیست.

به تازگی، تحقیقات جدید با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب نشان داده است که این مشکل به این زودی‌ها از بین نمی‌رود. وب اندازه‌گیری‌های قبلی نرخ انبساط را با استفاده از داده‌های تلسکوپ فضایی هابل اصلاح کرده است و تناقض آشکار هنوز وجود دارد.

سرعت انبساط جهان به ثابت هابل معروف است و دو روش اصلی برای اندازه‌گیری آن وجود دارد. راه اول این است که به کهکشان‌های دوردست نگاه کنید و با نگاه کردن به انواع خاصی از ستارگان که سطح روشنایی قابل پیش‌بینی دارند، بررسی کنید که چقدر دور هستند. این به شما می‌گوید که برای چه مدتی نور از آن کهکشان در حال حرکت به سمت ما بوده است. سپس محققان به انتقال سرخ آن کهکشان نگاه می‌کنند که نشان می‌دهد در این مدت چقدر انبساط رخ داده است. این روش اندازه‌گیری ثابت هابل است که توسط تلسکوپ‌های فضایی مانند هابل و جیمز وب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روش دیگر این است که به تشعشعات باقی مانده از مه‌بانگ نگاه کنیم که پس‌زمینه اشعه مایکروویو کیهانی نامیده می‌شود. با مشاهده این انرژی و چگونگی تغییر آن در سراسر جهان، محققان می‌توانند شرایطی را که آن را ایجاد کرده است، مدل‌سازی کنند. این به شما امکان می‌دهد دریابید که چگونه جهان در طول زمان می‌تواند منبسط شده باشد.

مشکل این است که این دو روش در رقم نهایی ثابت هابل با هم اختلاف دارند. و در حالی که روش‌های اندازه‌گیری دقیق‌تر می‌شوند، تفاوت از بین نمی‌رود.

در تحقیقات جدید وب که در آن از ستارگان خاصی به نام متغیرهای دلتا قیفاووسی (Cepheid) برای محاسبه فاصله استفاده می‌شود، محققان به کهکشان ان‌جی‌سی۵۵۸۴ (NGC ۵۵۸۴) نگاه کردند تا ببینند آیا اندازه‌گیری‌هایی که هابل از این ستارگان انجام داده است درست است یا خیر و اگر درست نیست، این می‌تواند اختلاف در تخمین‌های ثابت هابل را توضیح دهد.

محققان اندازه‌گیری‌های قبلی هابل از ستارگان را مد نظر قرار دادند و وب را به سمت همان ستاره‌ها نشانه گرفتند تا ببینند آیا تفاوت‌های مهمی در داده‌ها وجود دارد یا خیر.

هابل به گونه‌ای طراحی شده بود که اساسا در طول موج نور مرئی جهان را نگاه کند، اما ستارگان به دلیل وجود گرد و غبار در راه رصد باید در طول نور مادون قرمز نزدیک مشاهده می‌شدند و بنابراین تصور این بود که شاید دید مادون قرمز هابل به اندازه کافی واضح نبوده که ستارگان را به درستی ببیند.

وب که در نور مادون قرمز رصد می‌کند، بیش از ۳۰۰ متغیر قیفاووسی را بررسی کرد و محققان دریافتند که اندازه‌گیری هابل درست بوده است. آنها حتی می‌توانستند نور این ستارگان را با دقت بیشتری مشخص کنند.

بنابراین تا جایی که می‌دانیم، اختلاف در ثابت هابل هنوز وجود دارد و همچنان مشکل ایجاد می‌کند. انواع و اقسام نظریه‌ها برای این اختلاف وجود دارد، از نظریه‌های مربوط به ماده تاریک گرفته تا نقص در نظریه‌های گرانش ما.

این تحقیق برای انتشار در مجله Astrophysical پذیرفته شده است.