به تازگی محققان تلسکوپ فضایی جدیدی را طراحی کرده‌اند که قادر به رصد بعضی از دورترین نقاط کیهان است. داده‌های این تلسکوپ می‌تواند در پاسخ ‌به یکی از بحث‌برانگیز‌ترین معماهای نظریه‌ی نسبیت عام، راه‌گشا باشد.

آژانس فضایی اروپا قصد دارد در سال ۲۰۲۱ به کمک فضاپیمای Euclid، از میلیاردها کهکشان دوردست تصویربرداری کند. این تصاویر می‌تواند منجر به درکی جدید از نحوه‌ی عملکرد گرانش در اعماق فضا گردند.

باور عمومی بر این است که در حال حاضر نظریه‌ی نسبیت عام، بهترین روش توصیف گرانش است. این نظریه با داده‌های تجربی در منظومه‌ شمسی و کهکشان‌های نزدیک سازگار است اما در مقیاس‌های بزرگ، کمی قضیه متفاوت است. مشاهداتی که از ابرنواخترها صورت گرفته، بیانگر شتاب‌دار بودن انبساط کیهان است. نظریه‌ی نسبیت عام، برای آن که بتواند این نوع انبساط را توجیه کند، نیازمند وجود «انرژی تاریک» در کیهان است. بسیاری از فیزیک‌دانان به وجود انرژی تاریک معتقد شده‌اند، با این وجود عده‌ای در جستجوی یک توضیح متفاوت هستند.

پروفسور کویاما (Kazuya Koyama) که مسئولیت هدایت پروژه‌ی CosTesGrav را برعهده دارد، معتقد است با اصلاح نظریه‌ی نسبیت عام، شاید دیگر نیازی به انرژی تاریک نباشد. پروژه CosTesGrav به کمک فضاپیمای Euclid، می‌تواند داده‌هایی فراهم آورد که به اصلاح تئوری نسبیت عام کمک کند. هدف محققان این پروژه رصد کهکشان‌هایی است که فاصله‌‌ی آن‌ها ۳/۳ میلیارد سال نوری است. داده‌ها می‌تواند برای بررسی اختلال‌های کوچک که ناشی از گرانش هستند، مورد استفاده قرار گیرد.

مطابق نظریه‌ی نسبیت عام، جاذبه منجر به انحنای مسیر نور می‌گردد. داده‌های فعلی تیم CosTesGrav از تلسکوپ فضایی هابل، با تئوری نسبیت عام سازگار است. با این وجود پروفسور کویاما معتقد است که در مقیاس‌های بزرگ‌تر، داده‌ها می‌توانند متفاوت باشند و حاکی از اعوجاج‌هایی در مسیر نور باشند. این پروژه نمی‌تواند جواب صریح و قاطعی برای معمای انرژی تاریک فراهم آورد اما می‌تواند به بهبود درک ما از کیهان کمک کند.

پروژه دیگری که نیاز به داده‌های این‌چنینی دارد، پروژه‌ی GrInflaGal است. دکتر فابیان اشمیت (Fabian Schmidt) از موسسه ماکس پلانک که مسئولیت هدایت این پروژه را برعهده دارد، معتقد است برای مدل‌سازی خوشه‌های کهکشانی در مقیاس بزرگ‌، و بررسی توزیع ماده در کیهان و هم‌چنین تاثیرات جاذبه بر آن‌ها، به چنین داده‌هایی نیاز است.

کیهان در شرایط اولیه حاوی ماده‌ی چگال و یکنواخت، با دمای بسیار بالا بوده است که به کهکشان‌های پراکنده‌ تحول یافته. رصدهای آینده می‌تواند به حل معمای چگونگی این تحول نیز کمک کند. به باور دکتر اشمیت، فضاپیمایEuclid می‌تواند تا حدی محدودیت‌های فعلی را برطرف سازد و منجر به بهبود درک ما از تورم جهان اولیه گردد.

در حال حاضر، یکی از تئوری‌های جایگزین نظریه‌ی نسبیت عام، حاکی از آن است که فضازمان شامل ابعاد اضافی است. این ابعاد را تنها در مقیاس کیهانی می‌توان ردیابی کرد. داده‌های آینده Euclid می‌تواند در بهبود درک ما از این تئوری جایگزین نیز موثر باشند.

جاذبه یکی از بنیادی‌ترین وجوه درک ما از کیهان است. پژوهش‌های پیش‌رو می‌تواند برای ما فرصتی فراهم آورد تا جاذبه را در مقیاس‌های کلان‌تر، واکاوی کنیم.

منبع:

https://horizon-magazine.eu/article/space-telescope-test-einstein-s-theories-about-gravity_en.html