اگرچه نمیتوانیم آن را مستقیماً ببینیم، اما مشهورترین مشاهده اثرات آن بر کیهان است — به ویژه اینکه چگونه باعث میشود گسترش کیهان شتاب بگیرد. اما اخیراً، فیزیکدانان حتی این روایت را هم زیر سؤال بردهاند و به نتایجی اشاره کردهاند که نشان میدهد گسترش کیهان با نرخی که محاسبات ریاضی ما پیشبینی میکرد، اتفاق نمیافتد. در اصل، انرژی تاریک ممکن است با گذشت زمان تغییر کند و این تغییر میتواند تأثیر عظیمی بر گسترش کیهان و فیزیک کیهانشناختی به طور کلی داشته باشد.
مقاله جدیدی که به صورت پیشچاپ (pre-print) در arXiv منتشر شده، توسط دکتر اسلاوا توریشف (Slava Turyshev) — که همچنین شناختهشدهترین حامی مأموریت لنز گرانشی خورشیدی (Solar Gravitational Lens) است — یک امکان جایگزین را بررسی میکند: اینکه دادههای ما در واقع فقط به دلیل نادرستیهای اندازهگیری برخی ویژگیهای کیهانشناختی خاص — مانند ابرنواخترها — آشفته و پراکنده هستند.
این بحث از انتشار مجموعه دوم دادههای ابزار طیفنگار انرژی تاریک (Dark Energy Spectroscopic Instrument یا DESI) آغاز شد که در اصطلاح نجومی DR2 نامیده میشود. مقالات قبلی ناهماهنگی بین نقشههای جدید کهکشانهای DESI و زمینه کیهانی میکروویو (Cosmic Microwave Background یا CMB) — که بقایای باقیمانده از بیگبنگ است — را نشان داده بودند. یکی از توضیحات احتمالی برای این ناهماهنگی این است که انرژی تاریک در حال «تکامل» یا «تغییر» است — یعنی طی میلیاردها سال یا قویتر میشود یا ضعیفتر.
اما دکتر توریشف میگوید: عجله نکنید. ادعاهای خارقالعاده نیاز به شواهد خارقالعاده دارند و یک خطای احتمالی بسیار واضح وجود دارد که میتواند این ناهماهنگی بین DESI DR2 و CMB را توضیح دهد. اگر اندازهگیریهای ما از ابرنواخترها حتی به میزان ۰.۰۲ قدر (magnitude) اشتباه باشد، میتواند این ناهماهنگی را توجیه کند. ابرنواخترها معمولاً برای اندازهگیری فاصله در مقیاسهای کیهانشناختی استفاده میشوند، بنابراین تعیین دقیق درخشندگی آنها برای محاسبه درست فاصله حیاتی است. دکتر توریشف — مانند بسیاری از اخترفیزیکدانان دیگر — مطمئن نیست که تلسکوپهای فعلی ما به اندازه کافی دقیق باشند تا این کار را انجام دهند.
نقطه خطای احتمالی دیگر، یک «خطکش کیهانی» است که در این سناریوها استفاده میشود. این خطکش به نام «افق صوتی» (sound horizon) شناخته میشود — نامی که انگار برای یک گروه موسیقی متال عالی است! این افق صوتی فاصلهای را اندازه میگیرد که یک توده ماده از نقطه شروع خود در کیهان اولیه حرکت میکرد، اما با سرعت خاصی — یعنی سرعت صوت در پلاسمای داغی که کیهان اولیه را تشکیل میداد. این امواج، که نوسانات آکوستیک باریونی (Baryon Acoustic Oscillations یا BAO) نامیده میشوند، حدود ۳۸۰٬۰۰۰ سال ادامه داشتند تا زمانی که کیهان به اندازه کافی سرد شد و اولین اتمها شکل گرفتند و در نتیجه این امواج در جای خود «یخ زدند».
ما از این فاصله به عنوان خطکش برای اندازهگیری فاصله تا اشیای دیگر در سراسر کیهان استفاده میکنیم. اما چون این هم یک اندازهگیری است، خطاهای کوچک در ابزارهای مورد استفاده میتواند خطاهای بیشتری در مراحل بعدی ایجاد کند. برای اصلاح این مشکل، دکتر توریشف یک ترفند ریاضی به نام تشخیص آلکوک-پاچینسکی (Alcock-Paczynski یا AP diagnostic) پیشنهاد میکند. به جای استفاده از افق صوتی، این تکنیک از شکل محاسبهشده کیهان استفاده میکند که وابسته به اندازهگیریهای مبهم یک نقطه خاص در تاریخ اولیه کیهان نیست.
اگر حتی پس از انجام این بررسیها، انرژی تاریک همچنان به نظر نوسانی میرسد، دکتر توریشف چند پاسخ احتمالی دارد. او یک مدل جدید به نام Late-Transition Interacting Thawer (LTIT) پیشنهاد کرده است؛ مدلی که نشان میدهد چگونه انرژی تاریک میتواند پس از مدت زمانی مشخص از آغاز کیهان «ذوب» شود و به تدریج بیشتر با ماده تاریک یا دیگر اجزا تعامل کند — تعاملی که ما آن را به صورت گسترش کیهان مشاهده میکنیم.
توضیح احتمالی دیگر «عبور فانتوم» (Phantom Crossing) نام دارد؛ جایی که انرژی تاریک ممکن است در نقطهای بسیار قدرتمند شود و به آنچه «انرژی فانتوم» نامیده میشود تبدیل گردد. اما اگر این نظریه درست باشد، به گفته دکتر توریشف، نیاز به مجموعه کاملاً جدیدی از فیزیک خواهیم داشت، زیرا اصلاً با مدل استاندارد سازگار نیست.
در نهایت، ما هنوز در حال جمعآوری شواهد بیشتر درباره انرژی تاریک و همه رازهای مرتبط با آن هستیم. خوشبختانه دادههای بیشتری در راه است و برخی هم همین حالا در دسترس قرار گرفتهاند. کاوشگر کیهانشناختی Euclid اخیراً اولین مجموعه دادههای خود را منتشر کرده و اخترفیزیکدانان در حال بررسی دقیق آن هستند تا نور بیشتری بر این نیروی تاریک کیهان بیندازند. هنوز کشفیات زیادی در این زمینه باقی مانده است؛ زیرا DESI هم در حال جمعآوری فعال داده برای انتشار سوم (DR3) است که شامل دادههای سه سال اول بررسی اصلی خواهد بود و امیدواریم اواخر امسال منتشر شود.
