پژوهش‌های جدید نشان می‌دهند که امواج گرانشی در کیهان اولیه ممکن است نقش مهمی در شکل‌گیری کهکشان‌ها ایفا کرده باشند. این یافته‌ها، بدون نیاز به میدان اسرارآمیز «انفلاتون»، تصویری تازه از منشأ ساختارهای کیهانی ارائه می‌دهند و به‌عنوان جایگزینی برای نظریه‌های تورمی مطرح می‌شوند.
آیا امواج گرانشی می‌توانستند جرقه‌ی تشکیل کهکشان‌ها باشند؟
دهه‌هاست که کیهان‌شناسان نظریه‌ای را مطرح کرده‌اند که براساس آن، کیهان اولیه دوره‌ی کوتاهی از انبساط بسیار سریع را تجربه کرده است. این دوره، تورم نامیده می‌شود. گمان می‌رود این رویداد که توسط یک میدان کوانتومی به نام انفلاتون هدایت می‌شده، کیهان را در کسری از ثانیه به صورت نمایی گسترش داده است. این گسترش، زمینه‌ساز تشکیل ساختارهای کیهانی مانند ستارگان، کهکشان‌ها و شبکه‌ی عظیم کیهانی شده است. با این حال، ماهیت دقیق انفلاتون هنوز یکی از بزرگترین معماهای فیزیک است و برخی از پژوهشگران، وقوع تورم را زیر سوال می‌برند.
پژوهشی جدید که در سرور پیش‌چاپ arXiv منتشر شده، جایگزین جسورانه‌ای پیشنهاد می‌دهد: امواج گرانشی – امواجی در فضا-زمان – احتمالاً نقش مهمی در شکل‌گیری کیهان ایفا کرده‌اند و نیاز به انفلاتون را به‌کلی از بین برده‌اند.
نقش تورم در منشأ کیهان
نظریه‌ی تورم، توضیح قانع‌کننده‌ای درباره‌ی چگونگی گسترش نوسانات کوانتومی زیراتمی در سراسر کیهان در طول انبساط سریع ارائه می‌دهد. این نوسانات، در نهایت به تشکیل اولین ستارگان و کهکشان‌ها منجر شده‌اند. با وجود نقاط قوت این نظریه، تورم همچنان پرسش‌های بی‌پاسخ زیادی دارد. دانشمندان هنوز نمی‌دانند چه چیزی انفلاتون را به حرکت درآورده، چرا متوقف شده، یا حتی اصلاً وجود داشته است یا خیر.
این موضوع، پژوهشگران را به بررسی مدل‌های دیگری سوق داده است که به جای معرفی عناصر جدید و تایید نشده، بر اجزای شناخته‌شده‌ی کیهان متکی باشند.
کیهانی بدون انفلاتون
در این پژوهش، اخترفیزیکدانان مدلی را ارائه می‌دهند که در آن تورم بدون میدان انفلاتون رخ می‌دهد. آن‌ها به جای انفلاتون، بر امواج گرانشی تولید شده توسط کف کوانتومی فضا-زمان تمرکز می‌کنند. در این سناریو، امواج گرانشی به سمت بیرون منتشر می‌شوند و تحت شرایط خاصی با یکدیگر برهم‌کنش کرده و یکدیگر را تقویت می‌کنند. این امواج تقویت‌شده، ردپایی بر روی فضا-زمان برجای می‌گذارند و الگوهایی ایجاد می‌کنند که شبیه الگوهای منتسب به تورم هستند.
جالب توجه است که این الگوها با مشاهدات تابش زمینه‌ی کیهانی (CMB) – بقایای کم‌نور تابش از کیهان اولیه – همخوانی دارند. این تابش، سرنخ‌هایی در مورد اولین ساختارهای کیهان در خود دارد و از ایده‌ی الگوی یکنواخت نوسانات در مقیاس‌های مختلف پشتیبانی می‌کند.
مسیری نو برای اکتشاف
در حالی که این مدل «تورم بدون انفلاتون» امیدوارکننده است، تفاوت‌های جزئی در ساختارهایی که پیش‌بینی می‌کند در مقایسه با نظریه‌ی تورم سنتی ایجاد می‌کند. پژوهشگران هنوز اهمیت این تفاوت‌ها را مشخص نکرده‌اند، اما پژوهش‌های آینده با هدف آزمایش این پیش‌بینی‌ها در برابر داده‌های رصدی انجام خواهد شد. در صورت تایید، این مدل می‌تواند درک ما از چگونگی پیدایش کهکشان‌ها و دیگر ساختارهای کیهانی را دگرگون کند.
دانشمندان با بازنگری پرسش‌های بنیادین درباره‌ی منشأ کیهان، مرزهای دانش ما را گسترش می‌دهند و فرضیات قدیمی در مورد نیروهایی که کیهان ما را شکل داده‌اند، به چالش می‌کشند.
اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: phys.org
