غزال زیاری: کائنات همیشه اسرار بی‌شماری دارد که کنجکاوی ما را برمی‌انگیزد. طبق آنچه تا امروز درک کرده‌ایم، تاروپود کیهان شامل سه جزء اصلی است: ماده عادی، انرژی تاریک و ماده تاریک.

هرچند که حالا تحقیقات جدیدی این مدل تثبیت‌شده را به چالش کشیده است.

راجندرا گوپتا، پروفسور باتجربه فیزیک دانشگاه اتاوا یکی از افرادی است که از زیر سؤال بردن مباحث هراسی ندارد و بعد از سال‌ها تحقیق قصد دارد تا درک ما از جهان را متزلزل کند. او در مطالعه اخیرش، به این نکته اشاره‌کرده که شاید برای توضیح عملکرد کیهان نیازی به ماده تاریک یا انرژی تاریک نباشد و همین این ادعای جسورانه، توجه سران جامعه علمی را به خود جلب کرده است.

"نور خسته" و نظریه CCC

هسته اصلی تحقیقات گوپتا بر پایه مدلی است که از ترکیب دو نظریه به‌دست‌آمده: ثابت‌های جفت متغیر (CCC) و "نور خسته" (TL).

ما همیشه یاد گرفته‌ایم که ثابت‌های بنیادی طبیعت (مثل سرعت نور یا بار یک الکترون) بدون تغییر هستند؛ اما اگر درنهایت این‌گونه نباشد چه؟ نظریه CCC نشان می‌دهد که این ثابت‌ها ممکن است در سراسر جهان متفاوت باشند. اگر این‌طور باشد، ممکن است درک ما را از همه‌چیز، از کوچک‌ترین ذرات تا بزرگ‌ترین کهکشان‌ها تغییر کند.

در ادامه، ایده "نور خسته" مطرح است. به شکل معمول، ما فکر می‌کنیم که انتقال‌به‌سرخ نور از کهکشان‌های دور (راهی که نور به طول‌موج‌های طولانی‌تر و قرمزتر کشیده می‌شود) به این دلیل است که جهان در حال انبساط است؛ اما مدل نور خسته، برداشت متفاوتی ارائه می‌دهد: شاید نور در فواصل بسیار زیاد، انرژی‌اش را از دست بدهد و همین اتلاف انرژی، بدون نیاز به انبساط جهان باعث انتقال‌به‌سرخ می‌شود.

حالا وقتی این دو نظریه را کنار هم قرار دهیم چه اتفاقی می‌افتد؟ هدف مدل CCC+TL، ارائه چارچوبی جدید برای درک پدیده‌های کیهانی است. با در نظر گرفتن اینکه ثابت‌ها ممکن است تغییر کنند و نور در طول زمان، انرژی‌اش را از دست بدهد، این مدل توضیحات جایگزینی برای مشاهداتی که دهه‌هاست دانشمندان را متحیر کرده، ارائه می‌کند.

چرا اکثراً فکر می‌کنند ماده تاریک واقعی است؟

سؤالی که مطرح است این است که اگر نمی‌توانیم ماده تاریک را ببینیم، چرا فکر می‌کنیم که وجود دارد و واقعی است؟ در دهه ۱۹۳۰، ستاره‌شناسی به نام فریتز زویکی متوجه شد که کهکشان‌ها در یک خوشه، به شیوه‌ای حرکت می‌کنند که با جرم مرئی همخوانی ندارد و چیزی نادیده بر آن‌ها کشش گرانشی وارد می‌کند.

از آن زمان، شواهد بیشتری ازجمله درباره نحوه چرخش کهکشان‌ها ظاهر شد. البته باید در نظر داشت که اگر بحث وجود ماده مرئی در کهکشان‌ها در میان باشد، آنها  سریع‌تر ازآنچه باید می‌چرخند.

بر اساس اکثر تئوری‌ها، ماده تاریک نقش بزرگی در نحوه عملکرد جهان دارد و به نظر می‌رسد که کهکشان‌ها را در کنار هم نگه می‌دارد و مثل یک چسب نامرئی عمل می‌کند. طبق این تئوری، بدون وجود ماده تاریک، ممکن است کهکشان‌ها جرم کافی برای آنکه سالم و کامل بمانند را نداشته باشند. درعین‌حال ماده تاریک بر نحوه حرکت نور در فضا تأثیر می‌گذارد و آن را به نحوی خم می‌کند که به ما کمک می‌کند تا مکانی که ماده تاریک ممکن است پنهان‌شده باشد را دریابیم.

زیر سؤال بردن نیاز به ماده تاریک

در طول سال‌ها، ماده تاریک توضیحی برای رفتار کهکشان‌ها و حرکت ستارگان بود. تصور می‌شود که ماده تاریک، حدود ۲۷ درصد از کیهان را تشکیل می‌دهد و ماده معمولی کمتر از ۵ درصد آن را تشکیل می‌دهد و بقیه انرژی تاریک است.

اما یافته‌های گوپتا از آمار متفاوتی خبر می‌دهد. خود او دراین‌باره توضیح داد: «یافته‌های این مطالعه، کار قبلی ما که نشان می‌داد جهان ۲۶.۷ میلیارد سال سن دارد و لزوم وجود ماده تاریک را نفی می‌کند، تأیید می‌کند. برخلاف نظریه‌های استاندارد کیهان‌شناسی که در آن انبساط شتابان جهان به انرژی تاریک نسبت داده می‌شود، یافته‌های ما نشان می‌دهد که این انبساط ناشی از نیروهای تضعیف‌کننده طبیعت است و نه انرژی تاریک.»

انتقال‌به‌سرخ و مشاهدات کیهانی

بخش عمده‌ای از تحقیقات گوپتا بر روی "انتقال‌به‌سرخ " متمرکز است؛ جایی که نور در حین حرکت در فضا به سمت انتهای قرمز طیف کشیده می‌شود.

او با تجزیه‌وتحلیل داده‌ها در مورد نحوه توزیع کهکشان‌ها در انتقال‌به‌سرخ‌های کم و الگوهای مشاهده‌شده در جهان اولیه در انتقال‌به‌سرخ‌های بالا، ایده‌ای علیه وجود ماده تاریک مطرح کرده است.

گوپتا با اطمینان به این نتیجه رسیده است: «مقالات متعددی وجود دارد که وجود ماده تاریک را زیر سؤال می‌برند؛ اما تا آنجا که می‌دانم، مقاله من اولین مقاله‌ای است که وجود کیهانی آن را حذف کرده و درعین‌حال با مشاهدات کیهانی کلیدی‌ای که برای تائید آن‌ها به زمان نیاز داریم، سازگار است.»

همه این‌ها به چه معناست؟

درصورتی‌که مدل CCC+TL درست باشد، بخش عمده‌ای از درک فعلی ما را تغییر خواهد داد و احتمالاً توضیحات جدیدی برای مسائلی مثل تابش پس‌زمینه ماکروویو کیهانی یا شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها ارائه می‌دهد.

نظریه گوپتا مستقیماً نظریه پذیرفته‌شده مهبانگ که نقطه آغازی برای تخمین سن ۱۳.۸ میلیارد سال جهان است را به چالش می‌کشد و می‌تواند راه‌های فکری جدیدی را در کیهان‌شناسی باز کند.

منتقدان معتقدند که انبوهی از داده‌ها ازجمله ثبات قوانین فیزیکی و انبساط جهان از مدل‌های فعلی پشتیبانی می‌کنند. مدل CCC+TL درعین‌حال به ارائه پیش‌بینی‌های قابل‌آزمایشی نیاز دارد که می‌توانند از طریق مشاهدات و آزمایش‌ها تأیید یا رد شوند.

ماده تاریک، بیگ بنگ و مراحل بعدی

حالا این مباحث مطرح می‌شود که آیا انرژی تاریک و ماده تاریک فقط سازه‌های ذهن‌های علمی هستند که به دنبال عملی کردن نظریه بیگ بنگ به‌صورت ریاضی هستند؟ آیا ممکن است که عمر جهان به‌جای ۱۳.۸ میلیارد سال تخمین زده‌شده، ۲۶.۷ میلیارد سال باشد؟

محققان در تلاشند تا راه‌هایی برای آزمایش مدل CCC+TL پیدا کنند و با نگریستن به ستاره‌های دور و اندازه‌گیری تابش کیهانی به تجزیه‌وتحلیل حجم عظیمی از داده‌ها می‌پردازند. با پیشرفت تکنولوژی و بهره‌گیری از تلسکوپ‌ها و آشکارسازهای قوی‌تر، این‌طور به نظر می‌رسد که دیر یا زود ممکن است به شواهد موردنیاز برای تأیید یا به چالش کشیدن این نظریه‌های جدید دست بیابیم.

لازم به ذکر است که تلاش ما برای درک جهان، مثل جمع‌آوری قطعات یک پازل غول‌پیکر است، بدون آنکه از تصویر نهایی اطلاعی داشته باشیم. هر قطعه یا ایده جدید به ما کمک می‌کند تا بینش ما کمی بیشتر شود؛ حتی اگر این به معنای بازاندیشی در قسمت‌هایی باشد که فکر می‌کردیم متوجه شده‌ایم.

اگر مدل CCC+TL تبدیل به بخشی کلیدی در کیهان‌شناسی شود و یا اینکه ما را به اکتشافات دیگری هدایت کند، باید بدانیم که همه این‌ها بخشی از سفر هیجان‌انگیز ما برای درک کیهان خواهد بود.