تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که سرعت رشد ساختارهای کیهانی کمتر از پیش‌بینی‌های مدل ΛCDM است. با بررسی داده‌های خوشه‌بندی کهکشان‌ها، دانشمندان به ناهنجاری‌هایی پی برده‌اند که می‌توانند نشانه‌ای از وجود فیزیک ناشناخته یا کاستی‌هایی در داده‌ها باشند. این کشف، پرسش‌های جدیدی درباره رشد کند ساختار کیهانی مطرح می‌کند.
کشف ناهنجاری در رشد ساختار کیهان
مطالعه‌ای جدید در Physical Review Letters منتشر شده است. این مطالعه ناهنجاری‌های شگفت‌انگیزی را در سرعت رشد ساختار کیهان نشان می‌دهد. این ناهنجاری‌ها، مدل ΛCDM را که پایه و اساس کیهان‌شناسی مدرن است، به چالش می‌کشند. مدل ΛCDM چگونگی تکامل جهان، از جمله اجزای آن مانند انرژی تاریک، ماده تاریک سرد و ماده معمولی را توضیح می‌دهد. این مدل با موفقیت پدیده‌هایی مانند تابش زمینه کیهانی (CMB) و انبساط شتاب‌دار جهان را توضیح داده است. با این حال، در توضیح برخی از مشاهدات اخیر با مشکل روبرو شده است.
مدل ΛCDM زیر ذره‌بین
مدل ΛCDM در توضیح ساختارهای کیهانی در مقیاس بزرگ و انبساط جهان بسیار مهم بوده است. با این وجود، اختلافاتی در اندازه‌گیری پارامترهای کلیدی مانند سرعت انبساط جهان (تنش هابل) و خوشه‌بندی ماده (تنش σ8) مشاهده شده است. یافته‌های جدید از ابزار بررسی انرژی تاریک (DESI) و سایر داده‌های رصدی نشان می‌دهد که انرژی تاریک، یکی از اجزای اصلی این مدل، ممکن است آنطور که پیش‌بینی شده رفتار نکند.
تیمی از محققان، شامل دکتر شی-فن چن (مؤسسه مطالعات پیشرفته)، پروفسور میخائیل ایوانف (MIT)، دکتر الیور فیلکاکس (دانشگاه کلمبیا) و لوکاس ونزل (دانشگاه کرنل)، تصمیم گرفتند این ناهنجاری‌ها را عمیق‌تر بررسی کنند. آن‌ها با ترکیب مجموعه داده‌هایی مانند BOSS و نقشه‌های عدسی گرانشی CMB پلانک، تحلیلی جامع انجام دادند. هدف آن‌ها بررسی این موضوع بود که آیا این انحرافات می‌توانند نشانه‌ای از فیزیک جدید باشند یا خیر.
بررسی کندی رشد ساختار کیهان
این مطالعه نشان داد که سرعت رشد ساختارهای کیهانی کمتر از حد انتظار است. این موضوع اختلاف قابل توجهی (4.5σ) با پیش‌بینی‌های پلانک نشان می‌دهد. این کندی رشد با پیش‌بینی‌های مدل ΛCDM سازگار است، اما ناسازگاری‌هایی را در مقایسه با اندازه‌گیری‌های محلی ثابت هابل نشان می‌دهد. جالب اینجاست که تجزیه و تحلیل انرژی تاریک دینامیکی هیچ مدرک قوی برای انحراف از ثابت کیهان‌شناسی ارائه نکرد و این معما را پیچیده‌تر کرد.
پروفسور ایوانف یافته‌ها را اینگونه خلاصه کرد: شکل‌گیری ساختار در مراحل پایانی جهان، در مقایسه با پیش‌بینی‌های مراحل اولیه جهان بر اساس CMB، “به طور قابل توجهی سرکوب شده” به نظر می‌رسد. چنین نتایجی پرسش‌های مهمی را در مورد فیزیک ناشناخته یا خطاهای سیستماتیک احتمالی در داده‌های موجود ایجاد می‌کند.
نیاز به فیزیک جدید
احتمال اینکه این کندی رشد صرفاً نوسانات آماری باشد بسیار کم است (تنها ۱ در ۳۰۰۰۰۰). این موضوع نشان می‌دهد که به فیزیک جدید یا تکنیک‌های رصدی قوی‌تر نیاز داریم. محققان به احتمالات جذابی مانند کاندیداهای ماده تاریک غیر استاندارد (مانند ماده تاریک آکسیونی یا ماده تاریک خود-برهم‌کنشی) که می‌توانند بر شکل‌گیری ساختار تأثیر بگذارند، اشاره کردند.
لوکاس ونزل تأکید کرد که بررسی‌های کهکشانی آینده و روش‌های رصدی پیشرفته در تأیید یا رد این ناهنجاری‌ها نقش مهمی خواهند داشت. این روش‌ها می‌توانند با بهبود دقت داده‌ها به حل این ناهنجاری‌ها کمک کنند. در صورت تأیید، این یافته‌ها می‌توانند درک ما از ساختار و تکامل بنیادی جهان را دگرگون کنند.
عصر جدیدی در کیهان‌شناسی
یافته‌های این مطالعه، یکی از پذیرفته‌شده‌ترین مدل‌های کیهان‌شناسی را به چالش می‌کشد. این یافته‌ها، دانشمندان را وادار می‌کند تا فرضیات اساسی در مورد شکل‌گیری ساختار کیهان را دوباره بررسی کنند. با در دسترس قرار گرفتن بررسی‌های جدید کهکشانی و تکنیک‌های رصدی، محققان انتظار دارند به پاسخ‌های قطعی‌تری برای این معماهای کیهانی دست یابند. این پاسخ‌ها می‌توانند درک ما از جهان را تغییر دهند.
اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: phys.org
