• Blog
  • جدال خلقت کیهانی ممکن است به پایان برسد
Blog

جدال خلقت کیهانی ممکن است به پایان برسد

by Hugh Ross
فوریه 6, 2017

مدل برتر خلقت کیهانی، یک مدل ایجاد مهبانگ داغ است که به مدل ΛCDM معروف است. مهبانگ داغ به این اطلاق می شود که جهان در ابتدای تشکیل، بی نهایت یا نزدیک به بی نهایت داغ بوده و بنابراین همزمان با انبساط سرد می شود. ΛCDM به اجزای اولیه جهان اشاره دارد.  لامبدا Λ) ) یک حرف یونانی و ΛCDM یک ثابت کیهانی است که به انرژی تاریک اشاره دارد. CDM به ماده تاریک سرد اشاره دارد، یعنی ماده تاریک عجیب و بیگانه ای که در آن تقریباً تمام ذرات ماده بیگانه با سرعت بسیار  کمتر از سرعت نور حرکت می کنند. ΛCDM  چیزهایی را باز طراحی می کند که اکثر ستاره شناسان متقاعد شده اند که دو جزء اصلی تشکیل دهنده جهان (انرژی تاریک و ماده تاریک سرد) هستند.

با این حال،  مدل خلق کیهانی ΛCDM بدون رقیب نیست. در سال 1983، ستاره شناسان یک مدل متقابل به نام MOND(دینامیک نیوتنی اصلاح شده) را توسعه دادند. در MOND، قوانین حرکت نیوتن از یک قانون مربع معکوس فراگیر اصلاح شده است که در آن نیروی گرانش بین دو جسم پرجرم، بدون توجه به فاصله جدایی، با مجذور فاصله ای که دو جسم را از هم جدا می کند، ضعیف می شود. در MOND، قانون مربع معکوس در جایی اعمال می شود که فاصله بین دو جسم کمتر از ده هزار سال نوری باشد، اما قانون متفاوتی برای فواصل جدایی بسیار بیشتر اعمال می شود. در جایی که فاصله بین دو جسم بیش از چند ده هزار سال نوری است، نیروی گرانش بین دو جسم پرجرم با فاصله ای که اجسام را از هم جدا می کند ضعیف می شود. اینکه دقیقاً در چه فاصله جدایی قانون مربع معکوس به یک قانون معکوس تبدیل می شود هنوز موضوعی در دست بررسی و پژوهش است. 

چیزی که مدل MOND را به وجود آورد این بود که از دهه 1970، ستاره شناسان مشاهده کرده اند که ستارگان در قسمت های بیرونی کهکشان های مارپیچی (حلزونی) بزرگ با سرعتی بسیار سریع تر از زمانی که ماده مرئی در کهکشان ها مسئول گرانش و چرخش این ستاره ها به دور هسته مرکزی کهکشان هاست می چرخند. MOND این مشکل را با پیشنهاد این که ستارگان در قسمت‌های بیرونی کهکشان‌های مارپیچی بزرگ از قانون معکوس دینامیک نیوتنی پیروی می‌کنند، حل می‌کند در حالی که ستارگان در بخش‌های داخلی این کهکشان‌ها از قانون مربع معکوس دینامیک نیوتنی پیروی می‌کنند.

با این حال، بیشتر اخترشناسان ترجیح می‌دهند مشکل ستارگان با حرکت سریع در قسمت‌های بیرونی کهکشان‌های مارپیچی بزرگ را با این پیشنهاد حل کنند که علاوه بر این که کیهان حاوی ماده معمولی است (ماده‌ای که به شدت با نور تعامل می‌کند) ماده ای تاریک و بیگانه نیز دارد(ماده ای که با نور تعامل ندارد یا تعامل بسیار ضعیفی دارد). با این حال، برای حل مشکل ستارگان مدار بیرونی که بسیارسریع در حال حرکت هستند، نسبت جرم این ماده بیگانه به جرم ماده معمولی باید نزدیک به شش به یک باشد.

مزیت ΛCDM نسبت به  MOND این بود که سرعت ستارگان مدار بیرونی کهکشانی را کاملاً پیش‌بینی می‌کرد، از سوی دیگر ΛCDM به پیش‌بینی این سرعت‌ها نزدیک تر بود (اما نه کاملاً نزدیک).1 در هر جای دیگری که بتوان پیش‌بینی‌های MOND و ΛCDM را مقایسه کرد، ΛCDM مدل برنده بوده و MOND حتی نتوانسته به آن نزدیک شود. برای مثال، MOND نمی‌توانست مدار کهکشان‌ها را در خوشه‌های کهکشانی بدون معرفی ماده بیگانه توضیح دهد، اگرچه MOND فقط به یک پنجم ماده عجیب و ناشناس مدل ΛCDM نیاز داشت. نقطه ضعف MOND این است که نمی‌تواند الگوهایی که در دقیق‌ترین نقشه‌های تابش پس‌زمینه مایکروویو کیهانی (تابش باقی‌مانده از رویداد پیدایش کیهانی) یا در بزرگترین و دقیق‌ترین نقشه‌های خوشه‌های کهکشانی دیده می‌شود را توضیح دهد. این نقشه2 ها اجزای تشکیل دهنده کیهان را ارائه می دهند:

  1. انرژی تاریک                            70.7%
  2. ماده بیگانه                         24.68%
  3. ماده معمولی                    4.66%
  4. ذرات نسبیتی             0.0085%
  5. انرژی امواج گرانشی            <0.000017% li=””>

یکی دیگر از شواهد رصدی این است که MOND در  بررسی برخورد یک جفت خوشه کهکشانی با یکدیگر، مقدار اشتباهی فراوانی از ماده بیگانه دریافت کرده است. برخورد دو خوشه کهکشانی با هم به عنوان خوشه گلوله شناخته می شود. در اینجا، اخترشناسان از لنز گرانشی برای نقشه برداری از ماده تاریک بیگانه استفاده کردند. مدل MOND پیش بینی کرد که ماده بیگانه بر روی ماده مرئی متمرکز خواهد شد. در  مقابل، مدل ΛCDM پیش بینی کرد که ماده بیگانه به طور قابل توجهی از ماده مرئی مُنشَعِب می شود. آنچه ستاره شناسان اندازه گیری کرده اند، منطبق با انشعاب پیش بینی شده توسط مدل  ΛCDM بود.3

همچنین در پیش‌بینی دینامیک ستارگان در خوشه‌های کروی ضعیف عمل کرده4 و حتی در پیش‌بینی دینامیک ستارگان در کهکشان‌های کوتوله و حلزونی کوچک ناکام است.5 نکته پایانی این که تنها موفقیت MOND دقتش در پیش‌بینی سرعت ستارگان دوردست در کهکشان‌های حلزونی بزرگ بوده است.

هرچند، تیمی متشکل از هشت نظریه‌پرداز نشان داده‌اند که این موفقیت دیگر منحصر به فرد نیست. آنها نشان داده اند که مدل ΛCDM می‌تواند به همان اندازه در پیش‌بینی و محاسبه سرعت این ستارگان دقیق باشد.6 این تیم هشت نفره اشاره میکند، نکته کلیدی این است که سطحی از تعامل گرانشی بین ماده بیگانه و ماده معمولی وجود داشته باشد.

در این حالت، اندازه هاله‌های ماده تاریک بیگانه با کهکشانی که در آن شکل می‌گیرد مرتبط است. سپس، با فرض اینکه همبستگی و مدل خلق کیهانی ΛCDM درست است، مقادیر سرعت‌های پیش‌بینی‌شده برای ستارگانی که در دور دست دورِهسته های مرکزی کهکشان می چرخند و طیف وسیعی از اندازه‌های کهکشان‌های حلزونی را در بر می‌گیرند را محاسبه کردند. مقادیر سرعت پیش‌بینی‌شده آن‌ها با مقادیر سرعت مشاهده ‌شده برای طیف کامل اندازه‌های کهکشان‌های مارپیچی-حلزونی مطابقت داشت.

یکی از اخطارها این است که مدل MOND هنوز هم تناسب اندکی بهتر برای ستارگانی که در دوردست می چرخند ارائه می دهد، اما این تناسب ها فقط اندکی بهتر هستند. با این حال، تیم هشت نفره و سایر اخترفیزیکدانان مطمئن هستند که این اختلافات کوچک با بهبود شبیه‌سازی برهم‌کنش‌های پیچیده بین ماده تاریک و ماده معمولی ناپدید خواهند شد.

این اخترفیزیکدانان همچنین یک راه رصدی پیشرو را پیشنهاد کرده اند. همان تیم هشت نفره و دو نظریه‌پرداز دیگر به تازگی مقاله‌ای منتشر کرده‌اند که در آن نشان می‌دهند که چگونه تشخیص و توصیف ابرهای هیدروژنی خنثی با یونیزه‌شدن مجدد در گروه محلی کهکشان‌ها می‌تواند “کاوش منحصر به فردی از خوشه بندی در مقیاس کوچک CDM باشد.”7

این پیشرفت‌های جدید چگونه بر مورد رویداد آفرینش کیهانی پیش‌بینی‌شده توسط کتاب مقدس تأثیر می‌گذارند؟ در حالی که هر دو مدل MOND  و ΛCDM مدل های خلقت کیهانی هستند، چالش MOND با  ΛCDM تا حدودی در قابلیت اطمینان از دقت مدل  ΛCDM تردید ایجاد کرده بود اما اکنون این شک برطرف شده است. سرعت ستارگانی که از دوردست به دورِهسته های  مرکزی کهکشان های حلزونی بزرگ می چرخند دیگر برای مدل  ΛCDM مشکل یا ناهنجاری نیست. موفقیت  چشمگیر مدل آفرینش کیهانی ΛCDM در پیش‌بینی جزئیات ویژگی‌هایی که در نقشه‌های تابش پس‌زمینه کیهانی و کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی جهان مشاهده می‌شوند، اکنون بدون هیچ گونه ناهنجاری حل‌نشده شناخته‌شده‌ای باقی مانده‌ است.

اساس مدل آفرینش کیهانی ΛCDM، جهان مهبانگ پیش بینی شده توسط کتاب مقدس است. جهانی که تحت قوانین تغییرناپذیر فیزیک از آغاز فضا-زمان که یکی از قوانین فیزیکی قانون فراگیر زوال و فروپاشی است، منبسط می شود. این مطالعات تحقیقاتی جدید که کیهان‌شناسی ΛCDM را به‌طور قاطع اثبات می‌کند، بار دیگر نشان می‌دهد که هر چه بیشتر درباره جهان بیاموزیم، شواهد بیشتری برای وجود خالق کیهانی و طراح کیهانی که با خدای خالق-طراح کتاب مقدس مطابقت دارد، کشف می‌کنیم.

پینوشت
  1. Stacy S. McGaugh, “A Tale of Two Paradigms: The Mutual Incommensurability of ΛCDM and MOND,” Canadian Journal of Physics 93 (February 2015): 250–59, doi:10.1139/cjp-2014-0203; S. Samurović, A. Vudragović, and M. Jovanović, “Dark Matter and MOND Dynamical Models of the Massive Spiral Galaxy NGC 2841,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 451 (August 2015): 4072–85, doi:10.1093/mnras/stv1226; S. Samurović, “The Newtonian and MOND Dynamical Models of NGC 5128: Investigation of the Dark Matter Contribution,” Serbian Astronomical Journal 192 (2016): 9–20, doi:10.2298/SAJ160113002S.
  2. G. Hinshaw et al., “Nine-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Cosmological Parameter Results,” Astrophysical Journal Supplement Series 208 (October 2013): id. 19, 9–11, doi:10.1088/0067-0049/208/2/19; Planck Collaboration, “Planck 2013 Results. XVI. Cosmological Parameters,” Astronomy & Astrophysics 571 (November 2014): id. A16, 40, doi:10.1051/0004-6361/201321591; Shadab Alam et al., “The Clustering of Galaxies in the Completed SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey: Cosmological Analysis of the DR12 Galaxy Sample,” preprint, submitted July 11, 2016, https://arxiv.org/abs/1607.03155; Éric Aubourg et al., “Cosmological Implications of Baryon Acoustic Oscillation Measurements,” Physical Review D 92 (December 2015): id. 123516, 1, doi:10.1103/PhysRevD.92.123516; G. S. Sharov and E. G. Vorontsova, “Parameters of Cosmological Models and Recent Astronomical Observations,” Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2014 (October 2014): id. 057, 1, doi:10.1088/1475-7516/2014/10/057; T. de Haan et al., “Cosmological Constraints from Galaxy Clusters in the 2500 Square Degree SPT-SZ Survey,” Astrophysical Journal 832 (November 2016): id. 95, 1, doi:10.3847/0004-637X/832/1/95; Chia-Hsun Chuang et al., “The Clustering of Galaxies in the SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey: Single Probe Measurements from CMASS Anisotropic Galaxy Clustering,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 461 (June 2016): 3781, doi:10.1093/mnras/stw1535; Li et al., “Cosmological Constraints from the Redshift Dependence of the Alcock-Paczynski Effect: Application to the SDSS-III Boss DR12 Galaxies,” Astrophysical Journal 832 (December 2016): id. 103, 1, doi:10.3847/0004-637X/832/2/103; M. Betoule et al., “Improved Cosmological Constraints from a Joint Analysis of the SDSS-II and SNLS Supernova Samples,” Astronomy & Astrophysics 568 (August 2014): id. A22, 1, doi:10.1051/0004-6361/201423413; Nico Hamaus et al., “Constraints on Cosmology and Gravity from the Dynamics of Voids,” Physical Review Letters 117 (August 2016): id. 091302, 1, doi:10.1103/PhysRevLett.117.091302; Raul E. Angulo and Stefan Hilbert, “Cosmological Constraints from the CFHTLenS Shear Measurements Using a New, Accurate, and Flexible Way of Predicting Non-Linear Mass Clustering,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 448 (March 2015): 364, doi:10.1093/mnras/stv050; David N. Spergel, Raphael Flauger, and Renée Hložek, “Planck Data Reconsidered,” Physical Review D 91 (January 2015): id. 023518, 1, doi:10.1103/PhysRevD.91.023518.
  3. Robert Thompson, Romeel Davé, and Kentaro Nagamine, “The Rise and Fall of a Challenger: The Bullet Cluster in Λ Cold Dark Matter Simulations,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 452 (September 2015): 3030–37, doi:10.1093/mnras/stv1433; D. Paraficz et al., “The Bullet Cluster at Its Best: Weighing Stars, Gas, and Dark Matter,” Astronomy & Astrophysics 594 (October 2016): id. A121, doi:10.1051/0004-6361/201527959.
  4. Kamran Derakhshani, “The MOND External Field Effect on the Dynamics of the Globular Clusters: General Considerations and Application to NGC 2419,” Astrophysical Journal 783 (March 2014): id. 48, doi:10.1088/0004-637X/783/1/48.
  5. F. J. Sánchez-Salcedo et al., “Low-Mass Disc Galaxies and the Issue of Stability: MOND Versus Dark Matter,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 462 (November 2016): 3918–36, doi:10.1093/mnras/stw1911; Toky H. Randriamampandry and Claude Carignan, “Galaxy Mass Models: MOND Versus Dark Matter Haloes,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 439 (April 2014): 2132–45, doi:10.1093/mnras/stu100.
  6. Julio F. Navarro et al., “The Origin of the Mass Discrepancy-Acceleration Relation in ΛCDM,” preprint, submitted December 19, 2016, https://arxiv.org/abs/1612.06329.
  7. Alejandro Benítez-Llambay et al., “The Properties of ‘Dark’ ΛCDM Haloes in the Local Group,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 465 (March 2017): 3913–26, doi:10.1093/mnras/stw2982.