احتمالاً سن جهان دو برابر تخمین‌های کنونی است

با وجود تحقیقات بسیاری که در دهه‌ها گذشته درباره‌ی کیهان و فناوری‌های پیشرفته صورت گرفته است، امکان وقوع خطاها در مورد زمان بیگ‌بنگ و سن جهان وجود دارد.

راجندرا گوپتا، یک فیزیکدان از دانشگاه اوتاوا در کانادا، به این باور است که باید به یکی از تئوری‌های کنارگذاشته‌شده در زمینه کیهانی نگاه کنیم تا بتوانیم توضیحی دقیق‌تر برای ناهنجاری‌های موجود در جهان ما پیدا کنیم. گوپتا با ترکیب تئوری کنونی انبساط جهان با فرضیه نور خسته به این نتیجه رسیده است که بیگ‌بنگ احتمالا در حدود ۲۶.۷ میلیارد سال پیش رخ داده است. این به این معنی است که قدمت بیگ‌بنگ دو برابر بیشتر از تخمین مدل‌های کنونی است.

این سال‌های اضافی می‌توانند توضیح دهنده باشند که چرا کهکشان‌های دورترین که مشاهده می‌شوند به شکلی بسیار جذاب به شهرهای ستاره‌ای بازیافته به نظر می‌رسند که تنها در نیم میلیارد سال اولیه جهان شکل گرفته‌اند.

تخمین سن جهان با تخمین روز تولد یک کودک براساس قد او متفاوت است. اشیاء دوردست در هر جهتی به نظر سرخ‌تر می‌رسند. توضیح محتمل برای این موضوع این است که جهان در حال انبساط است و امواج نور را کشیده می‌کند.

از آنجا که نور برای سفر کردن مسافت به زمان نیاز دارد، نوری که سرخ‌تر است نوری قدیمی‌تر است که در مسافت بیشتری طی شده است. با بررسی نرخ این رشد تخمینی، می‌توان از انبساط جهان برای توصیف لحظه‌ای استفاده کرد که جهان یک حجم متراکم از انرژی بود.

تصویر دوربین NIRCam تلسکوپ فضایی جیمز وب از کهکشان‌های دوردست آغازین

با این حال، پژوهشی که یاد شده تنها تلاشی برای توضیح سرخ‌گرایی نور در فواصل دورتر نیست. فریتز زویکی، یک ستاره‌شناس سوئیسی، در سال ۱۹۲۹ نشان داد که نور در مسافت‌های طولانی‌تر در فضا، انرژی خود را از دست می‌دهد. کاهش انرژی به معنی کاهش فرکانس و طول موج‌های بلندتر و تغییر طیف اجسام روشن و دور است. به عبارت دیگر، نور “خسته” می‌شود.

اگرچه زویکی بعدها به کشف مهمی درباره ماده تاریک رسید، فرضیه نور خسته او دشوارتر از آن بود که قابل قبول باشد و مدل انبساط جهان را به عنوان تئوری اصلی باقی گذاشت.

گوپتا در پژوهش جدید خود نشان می‌دهد که ترکیبی از تئوری‌های نور خسته و انبساط کیهانی می‌تواند به حل برخی از سوالات کمک کند. به عنوان مثال، چرا اختروش‌ها و کهکشان‌ها به‌نظر می‌رسد چند میلیارد سال عمر دارند؟ و چرا کهکشان‌های دورتر با وجود رشد کامل، کوچک‌تر از انتظار به نظر می‌رسند؟

بر اساس فرضیه گوپتا، جهان ما به همان اندازه عظیم است که تصور می‌کنیم و از زمان رویداد بیگ‌بنگ، انبساط یافته است. او با دو مدل اولیه برای جهان انبساطی شروع می‌کن

د: اولی بر مبنای فرضیات استاندارد درباره یکنواختی و صافی کیهان و دیگری شامل برخی تغییرات ازجمله ثابت جفت‌شدگی است.

ثابت‌های جفت‌شدگی، برهمکنش نیروها بین ذرات را توصیف می‌کنند؛ به عنوان مثال، نحوه قرارگیری میدان‌های الکترومغناطیسی دو پروتون در مجاورت یکدیگر و تأثیر آن‌ها بر رفتار هم.

تمام نیروها یک ثابت جفت‌شدگی دارند که در واقع ثابتی متغیر است و همراه با تغییرات در انرژی تغییر می‌کند. به همین دلیل ثابت‌های جفت‌شدگی ممکن است به اندازه‌ای متفاوت باشند که بر رفتار نور تأثیر بگذارند. اگر این ثابت در طول زمان تغییر کرده باشد، محاسبات ما درباره سن کیهان ممکن است دارای خطای چشمگیری باشد.

گوپتا می‌گوید: “مدل جدید ما زمان تشکیل کهکشان‌ها را به مدت چند میلیارد سال قبل‌تر می‌برد و سن جهان را ۲۶.۷ میلیارد سال می‌کند؛ نه ۱۳.۶ میلیارد سال که قبلاً تخمین زده شده بود.”

یکی از مسائلی که درباره نظریه نور خسته وجود دارد، این است که اتلاف انرژی موج نور متناظر با ازدست‌رفتن تکانه را نشان می‌دهد و بر روی ظاهر اجسام دوردست تأثیر می‌گذارد. با توجه به اینکه کهکشان‌های باستانی به طور غیرمعمول کوچک به نظر می‌رسند، این تضاد ممکن است واقعاً دلیلی برای بازنگری در این فرضیه باشد.

در هر زمانی که مشاهدات با انتظارات مطابقت نداشته باشند، دانشمندان از هر ایده‌ای که فکر می‌کنند مناسب است، استفاده می‌کنند تا ببینند کدامیک ممکن است نتایجی بدهد. برخی از این ایده‌ها ممکن است پیش‌بینی‌نشده باشند، برخی عجیب و برخی هم فرضیه‌های کنار گذاشته شده باشند. هر توضیحی که در انتها باقی بماند، تقریباً به‌طور قطعی دیدگاه ما نسبت به جهان و محتویات شگفت‌انگیز آن را تغییر خواهد داد.

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