مطالعه‌ای تکان‌دهنده که نظریه گرانش انیشتین را پس از بررسی ۱۰۰ میلیون کهکشان زیر سوال می‌برد
گسترش سریع جهان یکی از معماهای پیچیده در فیزیک بوده است.
برای حل این راز کیهانی، دانشمندان به قوانین بنیادی فیزیک، از جمله نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین، رجوع می‌کنند.
تیمی از دانشمندان نظریه نسبیت عام انیشتین را با داده‌های بررسی انرژی تاریک مقایسه کردند. آن‌ها نوعی "اختلاف جزیی" در رفتار گرانش در زمان‌های مختلف کیهانی یافتند.
این بدان معنی است که این نظریه ممکن است برای همه‌ی قسمت‌های جهان صادق نباشد.
مطالعه نشان می‌دهد که اختلالات گرانشی مشاهده شده در کهکشان‌های دوردست با پیش‌بینی‌های نظریه انیشتین تفاوت‌های ظریفی دارند.
اختلال فضا-زمان
نظریه نسبیت عام انیشتین به‌طور اساسی درک ما از گرانش را تغییر داد.
او پیشنهاد داد که اجسام بزرگ، بافت فضا-زمان را تحریف می‌کنند، مشابه به خم شدن یک ورق لاستیکی توسط یک توپ سنگین.
این افتادگی‌ها در فضا-زمان، که توسط کشش گرانشی اجسام سلستیال بزرگ ایجاد می‌شوند، به عنوان چاه‌های گرانشی شناخته می‌شوند.
هنگامی که اجسام بزرگ، مانند کهکشان‌ها یا سیاه‌چاله‌ها ، بافت فضا-زمان را تحریف می‌کنند، لنزینگ گرانشی رخ می‌دهد. این تحریف مسیر نور عبوری را خم می‌کند، مشابه با اینکه یک لنز شیشه‌ای نور را خم می‌کند.
این پدیده به دانشمندان امکان می‌دهد تا اجسام دوردست را مطالعه کنند و بینشی نسبت به ساختار و گسترش جهان به‌دست آورند.
مشاهده کسوف خورشیدی سال ۱۹۱۹ نظریه نسبیت عام انیشتین را تأیید کرد. نشان داده شد که نور دو برابر آنچه توسط نظریه نیوتن پیش‌بینی شده بود، به دلیل آثار توأمان فضا و زمان خم می‌شود.
تحلیل کهکشان‌های دور
بررسی انرژی تاریک به دنبال کاوش در علل بنیادی گسترش شتابدار جهان است. این بررسی نجومی صدها میلیون کهکشان را نقشه‌برداری کرده که به تیم در این مطالعه جدید کمک کرده است.
«در مطالعه خود، از این داده‌ها برای اندازه‌گیری مستقیم انحراف زمان و فضا استفاده کردیم تا بتوانیم یافته‌های خود را با پیش‌بینی‌های انیشتین مقایسه کنیم»، گفت کامیل بونین، استاد وابسته از دانشگاه ژنو.
تیم ۱۰۰ میلیون کهکشان را در نقاط مختلف تاریخ جهان تجزیه و تحلیل کردند — به خصوص ۳٫۵، ۵، ۶، و ۷ میلیارد سال پیش. این تحلیل به آن‌ها امکان داد تا تکامل چاه‌های گرانشی را در طول زمان مطالعه کنند.
«ما کشف کردیم که در گذشته‌های دور — ۶ و ۷ میلیارد سال پیش — عمق چاه‌ها به خوبی با پیش‌بینی‌های انیشتین همخوانی دارد. اما نزدیک‌تر به امروز، ۳٫۵ و ۵ میلیارد سال پیش، آن‌ها کمی کم عمق‌تر از آنچه انیشتین پیش‌بینی کرده بود هستند»، توضیح داد آیزاک توتوسوس، دستیار منجم از دانشگاه پل سابتیه.
این نشان می‌دهد که گرانش می‌تواند در مقیاس‌های بزرگ کیهانی متفاوت از پیش‌بینی‌های نظریه انیشتین رفتار کند.
«نتایج ما نشان می‌دهد که پیش‌بینی‌های انیشتین با اندازه‌گیری‌ها ناسازگاری ۳ سیگما دارند. در زبان فیزیک، چنین آستانه ناسازگاری توجه ما را جلب و برای تحقیقات بیشتر ما را فرامی‌خواند. اما این ناسازگاری در این مرحله به اندازه کافی بزرگ نیست تا نظریه انیشتین را بی‌اعتبار کند»، گفت ناستاسیا گریمم، محقق پسادکترا در UNIGE، در بیانیه مطبوعاتی.
محققان اکنون در حال کار بر روی بررسی داده‌ها از تلسکوپ فضایی اقلیدس هستند.
اندازه‌گیری‌های دقیق اقلیدس از لنزینگ گرانشی و مشاهده ۱٫۵ میلیارد کهکشان امکان فهم دقیق‌تری از اختلالات فضا-زمان فراهم می‌کند. این به بهتر آزمایش کردن نظریه نسبیت عام انیشتین در مقیاس جهانی کمک خواهد کرد.
یافته‌ها در مجله Nature Communications. منتشر شده است.
