چرا جهان با سرعت در اکنون انبساط است؟
اختلاف در میان سرعت ظاهری انبساط دنیا و سرعت قابل توقع آن , یکی‌از سرسخت‌ترین ناهنجاری‌های کیهان‌شناسی است .
کیهان‌شناسان , براساس تشعشعات منتشرشده در فاصله‌ی کوتاهی از بیگ‌بنگ به محاسبه‌ی سرعت انبساط دنیا ( که به اثبات هابل مشهور است ) میپردازند . این تشعشعات می توانند مواد اولیه‌ی آغاز کیهان را با اعتنا بالایی واضح نمایند . کیهان‌شناسان مواد اول را وارد دسته تکامل کیهانی خویش کرده و آن گاه جور را برای بررسی سرعت انبساط کیهان در موقعیت حالا , پیاده‌سازی کردند ; بااین‌حال , پیش‌بینی‌ها دارنده کمبودهایی میباشند .
کیهان‌شناسان به طور معمول هنگام رصد اجرامی نظیر ستاره‌های تپنده و ابرنواخترهای درحال انفجار , شاهد انبساط پر سرعت عالم با اثبات بزرگتر هابل میباشند . دعوا تنش هابل با وجود ارتقاء توجه ارزیابی‌ها , به قوت خویش باقی است . بعضی اخترفیزیک‌دان‌ها معتقدند ممکن است تنش هابل چیزی بیشتراز یک خطای اندازه‌گیری نباشد ; البته در حالتی که این مضمون حقیقی و واقعی باشد , به‌معنی نقص در نوع کیهانی فعلی است .
جدیدا نظریه‌پردازها , به دنبال بررسی مواد تازه کیهانی میباشند که با افزودن این مواد به جور استاندارد کیهانی , سرعت انبساط قابل توقع دنیا ارتقا مییابد و می‌توان این سرعت را با مشاهدات جان دار تطبیق اعطا کرد . به‌گفته‌یآوی لوئب , کیهان‌شناس دانشکده هاروارد و یک کدام از پژوهشگرهایی که راه‌حل‌هایی را برای مسئله‌ی تنش هابل توصیه داده است : «کشف ناهنجاری‌ها , راهی اصولی برای ترقی دانش است . » در پی به فرضیه‌های برجسته در مورد ارتقاء سرعت انبساط دنیا اشاره شده‌است .
تجزیه‌ی ماده‌ی بدون نور
در جور استاندارد کیهان‌شناسی از شکل‌های متفاوت ماده , پرتو و برخورد آنها به کار گیری میگردد . همینطور این نوع مشتمل بر ماده‌هایی موسوم به انرژی یا این که ماده‌ی بدون‌نور است که روی نیز رفته ۹۶ درصد از کیهان را تشکیل می دهند . از آنجا که داده ها مضاعف اندکی در مورد مواد تشکیل‌دهنده‌ی ماده‌ی بدون نور موجود است , می‌توان از آن برای تغییر‌و تحول جور استاندارد استفاده نمود . به گفته‌ی لوئب :
ماده‌ی بدون نور می تواند یکی علت‌های تغییر تحول سرعت انبساط دنیا باشد .
طبق جور استاندارد , ماده‌ی بدون نور از ذرات کم سرعتی ساخته شده شده‌است که با روشنایی عکس العمل نمی‌دهند ; ولی در‌صورتی‌که فرض کنیم ماده‌ی بدون نور تنها از یک ماده‌ی واحد تشکیل نشده است , چه اتفاقی خواهد افتاد؟ از‌آنجا‌که عالم مرئی از تعداد متعددی از ذرات مانند کوارک , الکترون و مورد ها دیگر ساخته شده شده‌است پس می‌توان توقع داشت ماده‌ی بدون نور نیز از ذرات متنوعی ساخته شده باشد .
مقاله‌های دارای ربط :
آیا دنیا بی‌پایان است؟
شناسایی بزرگ‌ترین انفجار دیده‌شده در عالم بعداز بیگ بنگ
لوئب و دو همکار وی در مقاله‌ای که فصل تابستان پیشین در Physical Review D منتشر کردند , نوعی از ماده‌ی بدون‌نور را تعریف کردند که به ذرات سبک‌تر و فارغ از جرمی به‌نام فوتون بدون نور جداسازی میگردد . با گذشت زمان با تجزیه‌ی بخش بیشتری از ماده‌ی بدون‌نور , گیرایی گرانشی آن نیز کاهش مییابد و براین اساس با کاهش تنش هابل , سرعت انبساط کیهان ارتقا مییابد . ولی انجام تغییرات کوچک بر گونه استاندارد کیهانی می تواند پیامدهای ناخواسته‌‌ای را به دنبال داشته باشد . برند کامیونکفسکی , فیزیکدان نظری در کالج جانز هاپکینز می گوید : «به‌راحتی می‌توان با اشکال تغییرات محسوس کنار آمد ; ولی دستیابی به جور تازه سوای تخریب کردن دسته گذشته , فعالیت دشواری است» .
لوئب و همیاران وی با تغییر تحول سرعت جداسازی و اندازه ماده‌ی بدون‌نور از در میان رفته در هر مجزاسازی , مدلی از ماده‌ی بدون‌نور در هم اکنون جزء‌جزء‌کردن را گزینش کردند که به یقین آنان با دیگر مشاهدات نجومی , مطابقت و همخوانی است . لوئب میگوید : «اگر این مواد را به نوع استاندارد کیهان‌شناسی طولانی تر نمائید , تمامی چیز به خیر در کنار یکدیگر قرار خواهد گرفت . »
لوئب هنوز از ایده‌ی ماده‌ی بدون نور در اکنون جزء‌جزء‌کردن راضی نیست ; چون دو کمیت نو نا مفهوم را در معادلات خویش معرفی نموده است . وی با مقایسه‌ی فرضیه‌ی ماده‌ی بدون نور در حالا جزء‌جزء‌کردن با میزان تدویر ( دایره‌ای خیالی که راءس آن روی مدار سیاره است ) در نوع زمین مرکزی پیتولمی ( ریاضی‌دان و منجم یونانی ) می گوید : «در این مثال , دو پارامتر آزاد برای حل یک اختلاف بیشتر میگردد ; ولی اینجانب ترجیح می دهم دو اختلاف داشته باشیم که با یک پارامتر تعریف شوند» .
انرژی بدون نور ناسازگار
کیهان‌شناسان از زمان کشف حیرت انگیز ارتقا سرعت انبساط عالم در سال ۱۹۹۸ , انرژی بدون نور رانشی را نیز به جور تکامل کیهانی خویش افزودند ; ولی ماهیت این دسته هنوز به‌صورت یک سر باقیمانده است . ساده‌ترین احتمال این است که انرژی بدون‌نور , «ثابتی کیهانی» باشد ; یعنی برابر با انرژی خویش محیط با تراکم اثبات در تمام نقاط آن باشد ; البته در شرایطی‌که که میزان انرژی بدون‌نور دنیا اثبات نباشد چه اتفاقی خواهد افتاد؟
بخش متعددی از انرژی بدون نور در عالم آغازین یا این که انرژی بدون‌نور اول , می تواند تناقض‌های اثبات هابل را حل نماید . فشار فرنگی این انرژی بدون نور باعث به ارتقاء سرعت دنیا شد . به گفته‌ی لیزا راندال , فیزیکدان ذرات و کیهان‌شناس هاروارد : بخش خیره کننده این قضیه اینجا است که انرژی بدون نور آغازین نمی‌تواند در یک جا باقی بماند .
لیزا رندال
لیزا رندال , فیزیکدان ذرات و کیهان‌شناس کالج هاروارد , فرضیه‌هایی را برای عامل ها ارتقاء سرعت انبساط کیهانی ارائه داده است .
رندال و همیاران وی راه‌حل‌هایی را برای تنش هابل نوآوری کردند و مقاله‌ی خویش را در مجله‌ی High Energy Physics منتشر کردند . هر مورد از مواقعی که به نوع استاندارد طولانی تر می گردند , صورت ریاضی مختلفی دارا‌هستند . در بعضا , چگالی انرژی بدون‌نور در درحال حاضر نوسان است ; درحالی‌که در بعضی دیگر از یه خرده بالا به میزان صفر تکان میکند ; ولی در تمام مورد ها , انرژی بدون نور آغازین ممکن است بعد از تعدادی صد سال در زمان دورانی به‌نام مخلوط دوباره , ناپدید شود . به‌گفته‌ی کامیونکفسکی , یکی‌از مؤلفان مقاله‌ی انرژی آغازین بدون نور که ماه قبلی در مجله‌ی Phisical Review Letters منتشر شد :
تاریخچه‌ی عالم از زمان ادغام دوباره , تماما سازگار با گونه استاندارد است ; به این ترتیب هر شیطنتی که در دنیا آغازین انجام دهیم , ناپدید خواهد شد .
نظریه‌پردازان علاوه بر انرژی بدون نور آغازین , شکل‌های دیگری از انرژی بدون نور مانند انرژی بدون نور اثیری و شبح‌وار را توصیه می دهند . چنین نظریه‌هایی چه بسا سن دنیا را تغییر و تحول می دهند . با این‌که تمام ضمیمه‌های جور استاندارد , تنش هابل را کاهش می دهند , به اعتقادوباور بخش اعظمی از کیهان‌شناسان این نظریه‌ها توجیه واضحی ندارند .
به‌گفته‌ی کامیونکفسکی , شکل‌های تازه ماده‌ی بدون نور , همراه‌با دیگر دوره‌های انبساط در مورخ عالم , اعتبار بیشتری پیدا مینمایند . مثلا به اعتقادوباور اکثر اوقات کیهان‌شناسان , اطراف ابتدا بیگ‌بنگ و در دورانی به‌نام تورم با سرعتی نمایی پرورش می کرد . استدلال این سرعت وجود اشکال متفاوت انرژی بدون نور بود . به‌گفته‌ی کامیونکفسکی , به طور معمول دوره‌های اشراف انرژی بدون‌نور بر عالم , در زمان مورخ تکرار می شوند .
گرانش تغییریافته
در گونه استاندارد کیهان‌شناسی , تمام شکل‌های شناخته‌شده‌ی ماده , تشعشعات و همینطور ماده و انرژی بدون نور در نظریه‌ی گرانش آلبرت اینشتین درستی مینمایند و معادلات اینشتین نیز انبساط دنیا را ثابت می کنند . درنتیجه در کنار تغییرات و طولانی تر شدن مواد کیهانی به جور استاندارد , روش‌های دیگری نیز برای تطبیق نوع با سرعت انبساط عینی کیهان موجود هست . به گفته‌ی لوئب : «حتی می‌توان فرض کرد معادلات اینشتین , درست نیستند . »
دور و اطراف نخست بیگ‌بنگ با سرعتی نمایی پرورش می کرد
ویلیام بارکر , دانشجوی دکترای کالج کمبریج در فصل تابستان قبلی روی نظریه‌ای به‌نام «گرانش تغییریافته» فعالیت می کرد . بارکر در اکنون فعالیت روی مسئله‌ی تنش هابل , متوجه تغییر تحول گرانش در حالت پرتوهای شدید دنیا آغازین شد . فشار تشعشعات سبب ساز به ارتقاء سرعت انبساط کیهان شده‌است .
بارکر و سه بدن از مؤلفان در نسخه‌ی پیش‌انتشار مقاله‌ی Physical Review D , معتقدند که برای تعریف چگونگی انبساط عالم و همینطور تکامل ساختار کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی نیاز به تحلیل‌های بیشتری داراست باتوجه به داده‌های ظریف تلسکوپ‌های نو روی ساختارهای داده‌ای , دستیابی به نظریه‌ای همخوانی با تمام مشاهدات , دستاوردی چشمگیر خواهد بود . کامیونکفسکی می گوید : «بسیاری از نظریه‌های گرانش تغییریافته , نظریه‌های جامعی نیستند و به‌سختی می‌توان به روشی استوار , براساس مجموعه‌ای پیچیده از داده‌ها به محاسباتی ظریف دست یافت» .
