متفاوت ترین مجله اینترنتی ...

زیر سوال رفتن نظریه گرانش انیشتین توسط یک حلقه عظیم کهکشانی

0

دانشمندان به تازگی دریافته اند یک حلقه عظیم متشکل از کهکشان ها که ده میلیون سال نوری عرض دارد، از سمت کهکشان ما به سرعت در حال گسترش است. مدل های فعلی علم فیزیک نمی توانند علت آن را توضیح دهند.

گویا آی تی – این گروه از دانشمندان، ساختار مذکور را ساختاری توصیف کرده اند که مثل یک “بیگ بنگ کوچک” به سرعت در حال گسترش است. آنها معتقدند این گسترش سریع، به دلیل آنکه فاصله میان کهکشان راه شیری و کهکشان همسایه، یعنی آندرومدا، بسیار کم شده است، به وجود آمده و همین امر باعث شده یک “زنجیره” از چند کهکشان کوچکتر شکل بگیرد. تنها مشکلی که وجود دارد، آن است که نتیجه گیری دانشمندان با شرایط پیش بینی شده توسط نظریه نسبیت اینشتین همخوانی ندارد.
یکی از اعضای این گروه، هانگ شنگ ژائو از دانشگاه سنت اندروز اسکاتلند می گوید “اگر نظریه گرانش اینشتین درست بود، کهکشان ما هیچگاه به اندازه ای به اندرومدا نزدیک نمی شد که بتواند چیزی را با این سرعت پراکنده کند”.

ژائو و گروهش حرکت یک حلقه از کهکشان های کوچک که در ناحیه “گروه محلی” (Local Group) از جهان هستی واقع شده اند را بررسی کرد. این گروه محلی، از حداقل ۵۴ کهکشان تشکیل شده و بزرگترین کهکشان های آن، یعنی کهکشان راه شیری و اندرومدا، تقریبا در مرکز آن قرار دارند.
کهکشان راه شیری، در حال حاضر حدود ۲٫۵ میلیون سال نوری از اندرومدا فاصله دارد، اما شاهد آن هستیم که این کهکشان همسایه، با سرعت حدودا ۴۰۲٫۳۳۶ کیلومتر در ساعت (۲۵۰٫۰۰۰ مایل در ساعت) به ما نزدیک می شود.

ستاره شناسان، بر اساس نظریه نسبیت اینشتین تخمین زده اند که ۳٫۷۵ میلیارد سال دیگر کهکشان راه شیری و اندرومدا با هم برخورد خواهند کرد و میلیاردها سال بعد از آن، این دو کهکشان پاره پاره می شوند تا یک کهکشان جدید بسازند.
آیا می توانی گفت که این دور در حال حاضر خیلی به هم نزدیک شده اند؟
در سال ۲۰۱۳، ژائو و همکارانش نشان دادند ۷ تا ۱۱ میلیارد سال پیش، کهکشان راه شیری و اندروما به شدت به یکدیگر نزدیک شده اند و یک “موج سونامی مانند” در فضا شکل گرفته که کهکشان های کوچکتر را به اطراف پرتاب کرده و به مکان فعلی شان رسانده است.
زیر سوال رفتن نظریه گرانش انیشتین

در تصویر بالای این صفحه، نمونه جدیدتری از این واقعه را می بینید. در این تصویر، دو کهکشان مارپیچ به نام NGC 5426 و NGC 5427 با سمت هم رفته و فاصله بسیار کمی پیدا کرده اند.
دانشمندان با بررسی بیشتر این فرضیه، به این نتیجه رسیدند که سرعت فعلی این دو کهکشان به گونه ای است که به نظر می رسد با سرعت بسیار بالایی از ما دور می شوند. اما مدل های فیزیکی که در حال حاضر در اختیار داریم، نمی توانند این پدیده را توضیح دهند.
آنها در مقاله خود نوشتند “وقتی سرعت شعاعی گالاکتوسنتریک (GRV) در برخی از کهکشانهای گروه محلی بسیار بالا باشد، نیروهایی بر این کهکشان ها وارد می شود که مدل های ما نمی توانند آنها را توضیح دهند”.

علاوه بر آن، کهکشان های مذکور درست در همان صفحه ای از جهان هستی قرار دارند که کهکشان های راه شیری و اندرومدا واقع شده اند. در نتیجه بسیار بعید است برخوردی به وجود آید.
یکی از دانشمندان دخیل در این تحقیق، ایندرانیل بانیک، می گوید “این توزیع حلقه مانند، بسیار عجیب است. کهکشان های کوچک مانند رشته ای از قطرات باران که از یک چتر در حال چرخش به اطراف پرت می شوند، حرکت می کنند. طبق یافته های من، شانس آنکه این کهکشانهایی که به طور رندوم توزیع شده اند، بتوانند در یک خط قرار بگیرند، ۱ در ۶۴۰ است. منشا این توزیع آنها، یک رویداد دینامیکی است که وقتی جهان فقط نصف سن فعلی اش عمر کرده بود رخ داد”.
مشکلی که در این سناریو وجود دارد، آن است که نه تنها نظریه نسبیت اینشتین قادر به توضیح سرعت های این کهکشان ها نیست، بلکه طبق این نظریه، نزدیک شدن کهکشان های راه شیری و اندرومدا میلیاردها سال پیش باید باعث برخورد و ادغام این دو کهکشان در هم دیگر می شد. واضح است که این اتفاق هرگز رخ نداده است”.
دلیل آنکه می گوییم طبق مدل های گرانشی فعلی ما این اتفاق باید خیلی قبل تر از اینها رخ می داده، وجود یکی از بحث برانگیزترین قسمت های نظریه اینشتین است: ماده تاریک!
نظریه نسبیت اینشتین، از لحاظ پیش بینی رفتار جهان هستی، قوی ترین نظریه به شمار می رود؛ اما اگر ماده تاریک را در نظر نگیریم، چند اثر گرانشی مهم را نمی توانیم با نظریه نسبیت توضیح دهیم. ماده تاریک، یک فرم عجیب و به شدت گریزان از ماده است.

هر چند که این ماده، بیش از ۸۰ درصد جرم کل جهان هستی را تشکیل می دهد، اما هنوز مستقیما دیده نشده است. البته دلیل این عدم رویت ماده تاریک، عدم تلاش دانشمندان برای دیدن آن نیست. اخیرا در یک تحقیق ۲۰ ماهه که ۱۰ میلیون دلار هزینه در پی داشته، دانشمندان هیچ رد پایی از ذرات تشکیل دهنده ماده تاریک پیدا نکردند.
اما بدون در نظر گرفتن اثر ماده تاریک در جهان هستی هم نمی توان پدیده های مانند خمش نور در حین حرکت میان کهکشان ها و شیوه عجیب چرخش کهکشان ها را توضیح داد.
طبق یافته های ژائو و گروهش، اینجا دو احتمال مطرح می شود: یا نظریه نسبیت اینشتین درست است و برای گسترش سریع این حلقه کهکشانی (و اینکه چرا نمی توانیم ماده تاریک را ببینیم) باید توضیح دیگری پیدا کنیم، یا مدل گرانشی ما باید اصلاح شود.
این گروه از دانشمندان در طی دومین پژوهش خود نتیجه گرفتند “اگر در گذشته، کهکشان MW-M31 از نزدیکی این حلقه رد شده بود، چندین جنبه از توزیع فضایی این کهکشان ها قابل پیش بینی بود”.

“چنین رویدادی، فقط در چهارچوب نظریه های گرانشی اصلاح شده قابل تعریف است. در این نظریه ها، کهکشان ها فاقد هاله های عظیم ماده تاریک بوده و در برخورد های جزئی آنها اصطکاک دینامیکی مرتبط با ماده تاریک وجود ندارد. در غیر این صورت، در هم ادغام می شدند”.
این فرضیه ما را به یاد یکی از مقالاتی انداخت که گفته بود درک فعلی ما از گرانش اشتباه است.
در سال گذشته، اریک ورلینده، فیزیکدانی از دانشگاه آمستردام، نشان داد که گرانش اصلا یک نیروی بنیادی در طبیعت نیست، بلکه یک “پدیده نوظهور” است که هنوز نتوانسته ایم آن را تعریف کنیم. درست همان طور که دما، یک پدیده نوظهور است که از حرکت ذرات به وجود می آید”.
به گزارش فیونا مک دونالد، ورلینده معتقد است که اگر ماده تاریک را فقط به عنوان چیزی متناقض با گرانش در نظر بگیریم، آنگاه می بینیم که مسئله اصلا ماده تاریک نیست؛ بلکه مسئله آن است که ما نمی دانیم گرانش چگونه کار می کند.

نتیجه گیری های گروه ژائو و ورلینده فعلا فقط در حد یک فرضیه هستند و هنوز تا حلاجی کردن بنیادهای فیزیک مدرن راه زیادی در پیش داریم.
البته هیچ کس منکر آن نیست که در درک فعلی ما از جهان هستی، نقص های بزرگی وجود دارد. یکی از نقص ها آن است که گرانش و سایر جنبه های نسبیت عام، با مکانیک کوانتومی ادغام نمی شوند. همین امر باعث شده محققان به دنبال یک نظریه جدید باشند که “نظریه همه چیز” است و میان نسبیت عام و مکانیک کوانتومی پل می زند.
وقتی ژائو و گروهش در سال ۲۰۱۳ “نزدیک شدن” کهکشان راه شیری و اندرومدا را بررسی کردند، دریافتند که مدل متفاوتی از رفتار گرانشی – که به عنوان دینامیک نیوتونی اصلاح شده میلگرام (MOND) شناخته می شود – حرکات کهکشان های نزدیک به هم را بهتر از مدل استاندارد فیزیک توضیح می دهد.
باید منتظر بمانیم و ببینیم این تحقیقات به کجا می رسند. اما حتی فکرکردن به این موضوع که به زودی شاهد وقوع تحولات عظیمی در فیزیک نظری خواهیم بود، به اندازه کافی هیجان انگیز است. بالاخره اینشتین درست گفته است یا نه؟

جدیدترین یافته های ژائو و همکارانش در قالب دو مقاله منتشر شده است؛ یکی از آنها در ماهنامه “انجمن سلطنتی نجوم” و دیگری در وبسایت arXiv.org.

ممکن است به این مطالب نیز علاقمند باشید

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

DigiKala Ads
دانشمندان به تازگی دریافته اند یک حلقه عظیم متشکل از کهکشان ها که ده میلیون سال نوری عرض دارد، از سمت کهکشان ما به سرعت […]