به گزارش ساینس آلرت، این سال‌های اضافی می‌توانند توضیح دهند که چرا دورترین کهکشان‌های مشاهده‌شده به‌طرز شگفت‌آور به شکل شهرهای ستاره‌ای بالغی به نظر می‌رسند که تنها در نیم میلیارد سال اولیه‌ی جهان شکل گرفته‌اند.

تخمین سن جهان، بی‌شباهت به تخمین روز تولد یک کودک بر اساس قد او نیست. اجسام دوردست در تمام جهات، سرخ‌تر به نظر می‌رسند. محتمل‌ترین توضیح این است که جهان منبسط می‌شود و آن امواج نور را را دچار کشیدگی می‌کند.

از آنجا که نور برای پیمودن مسافت به زمان نیاز دارد، نور سرخ‌تر نور قدیمی‌تری است که در مسافت بیشتری کشیده شده است. با بررسی این نرخ رشد تخمینی، می‌توان از انبساط جهان برای توصیف لحظه‌‌ای که جهان حجمی متراکم از انرژی بود استفاده کرد.

با این‌حال، پژوهش یادشده تنها تلاش برای توضیح سرخ‌گرایی بیشتر نور در فاصله‌های دوردست‌تر نیست. فریتز زویکی، ستاره‌شناس سوئیسی در سال ۱۹۲۹ نشان داد نور در مسافت‌های طولانی‌تر فضا، انرژی خود را از دست می‌دهد. انرژی کمتر به معنی فرکانس پائین‌تر و طول موج‌های بلندتر و تغییر طیف اجسام روشن و دور است. به عبارت دیگر، نور «خسته» می‌شود.

بااینکه زویکی بعدها به کشف مهمی رسید که معمای ماده تاریک را به‌وجود آورد، فرضیه‌ی نور خسته‌ی او مشکل‌دارتر از آن بود که بتواند نمره قبولی بگیرد و مدل جهان درحال انبساط را به‌عنوان نظریه‌ی اصلی باقی گذاشت.

گوپتا در پژوهش جدید نشان داد که ترکیبی از نظریه‌های نور خسته و انبساط کیهانی می‌تواند به حل برخی پرسش‌ها کمک کند. برای مثال چرا اولین اختروش‌ها و کهکشان‌ها ظاهرا چند میلیارد سال عمر دارند؟ یا چرا کهکشان‌ها دوردست با وجود رشدیافتگی کامل، کوچک‌تر از حد انتظار به نظر می‌رسند؟

بر اساس فرضیه‌ی ترکیبی گوپتا، جهان ما همان‌قدر که تصور می‌کنیم عظیم است و از زمان رویداد بیگ‌بنگ، منبسط شده است. او فرضیه‌ی خود را با دو مدل جهان انبساطی آغاز می‌کند: اولی مبتنی بر مفروضات استاندارد درباره‌ی یکنواختی و هموار بودن کیهان است و دیگری برخی تغییرات را ازجمله آنچه با عنوان ثابت جفت‌شدگی شناخته می‌شود، دربر می‌گیرد.

ثابت‌های جفت‌شدگی، برهم‌کنش نیروها را بین ذرات توصیف می‌کنند؛ مثل نحوه‌ی قرارگیری میدان‌های الکترومغناطیسی دو پروتون در مجاورت یکدیگر و تأثیر آن‌ها به روش‌های خاص بر رفتار هم.

تمام نیروها یک ثابت جفت‌شدگی دارد که لزوما ثابت نیست و همراه با انرژی تغییر می‌کند. به این ترتیب ثابت‌های جفت‌شدگی می‌توانند به اندازه‌ی کافی متفاوت باشند تا بر نحوه‌ی رفتار نور تأثیر بگذارند. اگر این ثابت درطول زمان تغییر کرده باشد، محاسبات ما درمورد سن کیهان ممکن است دارای خطای چشمگیر باشد.

گوپتا می‌گوید: «مدل تازه ابداع‌شده‌ی ما زمان تشکیل کهکشان‌ها را چندین میلیارد سال عقب‌تر می‌برد و جهان را ۲۶٫۷ ساله می‌کند؛ نه ۱۳٫۶ میلیارد سال که قبلا تخمین زده می‌شد.»

یکی از مشکلات نظریه‌ی نور خسته این است که اتلاف انرژی موج نور متناظر با ازدست‌رفتن تکانه خواهد بود و بر ظاهر اجرام دوردست تأثیر می‌گذارد. با توجه به اینکه کهکشان‌های باستانی به‌طور غیرمعمول کوچک به‌نظر می‌رسند، این مغایرت ممکن است درواقع دلیلی برای بازنگری در این فرضیه باشد.

هر زمان که رصدها به‌طور کامل با انتظارات منطبق نباشند، دانشمندان هر ایده‌ای را که فکر می‌کنند مناسب باشد، به‌کار می‌گیرند تا دریابند کدام یک می‌تواند نتیجه بدهد. برخی از این ایده‌ها پیش‌پاافتاده، برخی عجیب و برخی فرضیه‌های کنارگذاشته‌شده هستند. هر توضیحی که در پایان باقی بماند، تقریبا به‌طور قطع نگاه ما به جهانمان و محتویات خیره‌کننده‌ی آن را تغییر خواهد داد.

این پژوهش در مجله‌ی اطلاعیه‌های ماهانه انجمن پادشاهی اخترشناسی (MNRAS) منتشر شده است.

نویسنده: سارا ارجمند