اخترشناسان بااستفاده‌از فاصله‌ی ۵۰ کهکشان شناخته‌شده تا زمین برای تصحیح محاسبات ثابت هابل، سن جهان را ۱۲.۶ میلیارد سال تخمین می‌زنند.

کهکشان اندرومدا

اخترشناسانِ یک گروه تحقیقاتی به سرپرستی دانشگاه اورِگِن بااستفاده‌از فاصله‌ی ۵۰ کهکشان شناخته‌شده از زمین برای تصحیح محاسبات ثابت هابل، سن جهان را حدود ۱۲.۶ میلیارد سال تخمین می‌زنند.

رویکردها به تاریخ مهبانگ، که تاریخ تولد جهان است، بااستفاده‌از تخمین فاصله‌های پیرترین ستاره‌ها، رفتار کهکشان‌ها و آهنگ انبساط جهان، بر مدل‌های ریاضی و محاسباتی تکیه دارد. ایده‌ی آن هم محاسبه‌ی مدت زمانی است که طول می‌کشد تا اجرام به آغاز برگردند.

یک محاسبه‌ی کلیدی برای تعیین این زمان، ثابت هابل است؛ این نام‌گذاری به افتخار ادوین هابل است که اولین بار در سال ۱۹۲۹ محاسبات آهنگ انبساط عالم را انجام داده است. یکی دیگر از تکنیک‌های اخیر از رصدهای بقایای تابش مهبانگ استفاده می‌کند. در این روش نقشه افت و خیز دمایی، تابش زمینه‌ی کیهانی یا CMB، تهیه شده و بازتابنده‌ی شرایطِ جهان اولیه است و ثابت هابل بیانگر آن است.

جیمز شومبرت، استاد فیزیک از UO، می‌گوید این روش‌ها به نتایج مختلفی می‌رسند. او و همکارانش در مقاله‌ی منتشرشده در Astronomical Journal از رویکرد جدیدی پرده برداشته‌اند که ابزار اندازه‌گیری فاصله موسوم به رابطه‌ی تولی-فیشر‌ باریونی، به‌طور مستقل از ثابت هابل، را دوباره کالیبره می‌کند.

شومبرت گفت همان‌طور که مشخص است مسئله‌ی مقیاسِ فاصله بسیار مشکل است، زیرا فاصله تا کهکشان‌ها بسیار زیاد است و علائم راهنما برای فاصله‌ی آنها بسیار کم‌فروغ و کالیبره‌ کردن آن ها سخت است.

گروه شومبرت بااستفاده‌از فاصله‌های دقیق‌تعریف‌شده در محاسبات خطیِ ۵۰ کهکشان که به‌عنوان راهنمای اندازه‌گیری فاصله‌ی ۹۵ کهکشان دیگر تعریف شده، رویکرد تولی-فیشر را دوباره محاسبه کرد. او به این نکته اشاره کرد که مجموعه‌ای از الگوهای ریاضی بیان‌شده در معادلات جهان را اداره مي‌کند. رویکرد جدیدْ جرم و انحنای چرخشی کهکشان‌ها را با دقت بیشتری محاسبه می‌کند تا معادلات آنها را به اعدادی مانند سن و آهنگ انبساط تبدیل کند. رویکرد گروه او ثابت هابل، آهنگ انبساط جهان، را در ۷۵.۱ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک، ۲.۳ می‌دهد یا می‌گیرد. مگاپارسک، واحد معمول اندازه‌گیری‌های فضایی، برابر با یک‌میلیون پارسک است. هر پارسک هم حدود ۳.۳ سال نوری است.

این گروه پژوهشی می‌گوید همه‌ی مقدارهای ثابت هابل کمتر از ۷۰ است که با اطمینان ۹۵درصد غیرمحتمل است.

شومبرت می‌گوید تکنیک‌های اندازه‌گیری سنتی که طی ۵۰ سال گذشته استفاده شده‌است این مقدار را ۷۵ تعیین کرده اما محاسبات CMB این آهنگ را ۶۷ تعیین کرده است. او می‌گوید استفاده از تکنیک CMB، در حالی که از فرض‌ها و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری متفاوتی استفاده می‌کند، نیز باید به همان تخمین برسد.

شومبرت می‌گوید تنش در این زمینه از این واقعیت ناشی می‌شود که این‌طور نیست. این اختلاف خارج از خطاهای رصدی است و اختلاف زیادی در جامعه کیهان‌شناسی ایجاد کرده است.

محاسبات به‌دست‌آمده از رصدهای کاوشگر ناهمسان‌گرد ریزموجی ویلکینسون ناسا در سال ۲۰۱۳، سن جهان را ۱۳.۷۷ میلیارد سال تعیین می‌کند که در حال حاضر نشان‌دهنده‌ی مدل استاندارد کیهان‌شناسی است. به‌طور کلی اختلاف مقدار ثابت هابل با تکنیک‌های مختلف سن جهان را بین ۱۲ میلیارد و ۱۴.۵ میلیارد سال تخمین می‌زند.

شومبرت می‌گوید پژوهش جدید، برپایه‌ی بخشی از رصدهای تلسکوپ فضایی اسپیتزر، به چگونگی محاسبات برای رسیدن به ثابت هابل، با معرفی روشی کاملاً تجربی بااستفاده‌از رصدهای مستقیم برای تعیین فاصله تا کهکشان‌ها عنصر جدیدی افزوده است.

وی می‌گوید مقدار نهایی ما بیشترین مقدار را در مجامع مختلف کیهان‌شناسی دارد، که نشان‌دهنده‌ی این است که درک ما از فیزیک جهان، با امید به فیزیک جدید در آینده، کامل نیست.

منبع:

Materials provided by University of Oregon. Original written by Jim Barlow. Note: Content may be edited for style and length.

مرجع:

James Schombert, Stacy McGaugh, Federico Lelli. Using the Baryonic Tully–Fisher Relation to Measure H_o. The Astronomical Journal, 2020; 160 (2): 71 DOI: 10.3847/1538-3881/ab9d88