سرعت انبساط کیهان چقدر است؟

دانشمندان احتمالا برای پاسخ به یکی از ژرفترین پرسش‌های جهان هستی، روشی پیدا کرده‌اند: جهان هستی با چه سرعتی در حال انبساط است؟

نرخ انبساط کیهان که با عنوان «ثابت هابل» شناخته می‌شود مبنای بسیاری از دانسته‌های ما از کیهان است. اما شگفت این است که ما به طور قطع نمی‌دانیم ثابت هابل واقعا چیست؛ زیرا دو روش اصلی اندازه گیری آن، با یکدیگر سازگاری ندارند. این موضوع به نگرانی‌هایی مبنی بر این که درک ما از جهان هستی ممکن است به شکل بنیادینی غلط باشد و دامن زده است. محاسبه نرخ انبساط کیهان هم خود با دشواری‌هایی روبه‌رو است.

در حال حاضر ما می‌توانیم سعی کنیم نرخ انبساط را با نگاه کردن به روشنایی وسرعت ستاره‌های در حال سوسو زدن و نوسان و انفجار و همچنین با نگاه کردن به نوسانات تابشی که از کیهان به ما می‌رسند محاسبه کنیم. این دو روش، جواب‌های متفاوتی به دست می دهند. 

محققان پیشنهاد داده‌اند که یک راه برای حل این مسئله، این است که از روش دیگری برای اندازه‌گیری استفاده شود. اگر ما بتوانیم نور و امواج را در فضا-زمانی مشاهده کنیم که از برخورد سیاه‌چاله‌ها و ستاره‌های نوترونی می‌آیند، قاعدتا باید بتوانیم میزان دیگری از نرخ انبساط را به دست آوریم.

تشخیص و ردیابی این برخوردها، با فناوری‌های امروز دشوار است اما پژوهشی جدید -که دانشمندان دانشگاه کالج لندن آن را سرپرستی کرده‌ و در نشریه «فیزیکال ریویو لترز» به چاپ رسانده‌اند- گفته است که ما به زودی خواهیم توانست این کار را انجام دهیم.

این بررسی، دریافته است که تا سال ۲۰۳۰، ابزارهای زمینی قادر خواهند بود این امواج را که در نتیجه سه هزار برخورد از این دست ایجاد شده‌اند، در ساختار فضا ببینند. درباره ۱۰۰ برخورد از این  سه هزار برخورد، تلسکوپ‌ها نور را هم خواهند دید. چنین چیزی، برای اندازه‌گیری جدید نرخ انبساط کافی است. این مسئله به نوبه خود قاعدتا باید به ما این امکان را بدهد که بگوییم آیا به فیزیک جدیدی نیاز است یا نه؛ و سرنخ‌هایی از این موضوع به دست بدهد که چه بسا شاید در اشتباه بوده‌ایم. استیون فینی، از دانشگاه کالج لندن و نویسنده اصلی این مقاله، می‌گوید: «یک ستاره نوترونی، یک ستاره مرده است و زمانی ایجاد می‌شود که یک ستاره بسیار بزرگ منفجر می‌شود و سپس فرومی‌پاشد. ستاره نوترونی، فوق‌العاده چگال است؛ معمولا با ابعاد ۱۶ کیلومتر اما با جرمی معادل دو برابر جرم خورشید. برخورد آن با یک سیاه‌چاله، یک رخداد فاجعه‌بار است. چیزی که نوساناتی در فضا-زمان ایجاد می‌کند که با عنوان امواج گرانشی شناخته می‌شوند. امواجی که ما اینک می‌توانیم آن‌ها را با استفاده از رصدخانه‌هایی همچون لایگو و ویرگو، شناسایی کنیم. ما تاکنون نور این برخوردها را آشکارسازی نکرده‌ایم اما پیشرفت‌های صورت گرفته در حساسیت تجهیزات و دستگاه‌های آشکارسازی امواج گرانشی، در کنار آشکارسازهای جدید در هند و ژاپن، از این نظر که چه تعداد از این نوع رویدادها می‌توانند آشکارسازی شوند، به جهشی عظیم در این زمینه خواهد انجامید. این فوق‌العاده هیجان‌انگیز است و می‌تواند آغازگر دوران جدیدی در اخترفیزیک باشد.»

دانشمندان با استفاده از امواج گرانشی قادر خواهند بود به ما بگویند که برخورد در چه فاصله‌ای اتفاق افتاده است و با استفاده از نور خواهند گفت که کهکشان میزبان این برخورد، با چه سرعتی از ما دور می‌شود. با تلفیق این دو روش، محققان می‌توانند نرخ انبساط را به دست آورند.

هیرانیا پیرس، از دانشگاه کالج لندن و یکی از نویسندگان این مقاله، می‌گوید: «ناسازگاری در ثابت هابل، یکی از بزرگترین رازهای کیهان‌شناسی است. امواج فضا-زمان ناشی از این رویدادهای عظیم، افزون بر این که به ما در رمزگشایی از این معما کمک می‌کند، پنجره‌ای جدید به جهان هستی می‌گشاید. ما می‌توانیم بسیاری از کشف‌های هیجان‌انگیز دهه‌های آینده را پیش‌بینی کنیم.»