این هدف برای نخستینبار با تصاویر ژرف هابل (Hubble Deep Fields) امکانپذیر شد؛ تصاویری که دورترین کهکشانهایی را که با نور مرئی قابل مشاهده هستند (تا فاصلهای حدود ۱۳ میلیارد سال نوری از زمین) آشکار کردند.
اما زمانی که اخترشناسان فاصله این کهکشانها را اندازهگیری کردند، با مشکلی روبرو شدند: این اندازهگیریها با دادههای مربوط به جهان محلی همخوانی نداشت. این ناسازگاری به «تنش هابل» معروف شد؛ یکی از بزرگترین معماهای کیهانشناسی که تاکنون بیپاسخ مانده است.
با پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب، اخترشناسان امیدوار بودند این تنش برطرف شود؛ اما اندازهگیریهای وب، همان نتایجی را تأیید کرد که هابل پیشتر دیده بود. نظریههای مختلفی برای توضیح این اختلاف پیشنهاد شده، از جمله این فرضیه که راه شیری درون یک «خلأ عظیم» قرار دارد؛ ناحیهای کمچگال از فضا که باعث میشود نرخ انبساط کیهان در اطراف ما بیشتر از سایر مناطق باشد. تازهترین پژوهشی که از این نظریه پشتیبانی میکند، در نشست ملی اخترشناسی انجمن سلطنتی بریتانیا (NAM) در دورهام ارائه شده است. این نظریه ممکن است کلید حل تنش هابل باشد و سن واقعی جهان را (حدود ۱۳.۸ میلیارد سال) تأیید کند.
ثابت هابل نام خود را از ادوین هابل گرفته؛ یکی از دو اخترشناسی که در اوایل قرن بیستم (در کنار ژرژ لومتر) نشان دادند که جهان در حال انبساط است. این موضوع با استفاده از اندازهگیریهای «انتقال به سرخ» اثبات شد؛ پدیدهای که در آن، نور اجرامی که از زمین دور میشوند به سمت انتهای قرمز طیف جابهجا میشود. پیش از پرتاب تلسکوپ هابل، اخترشناسان تنها میتوانستند فاصله اجرام را تا حدود چهار میلیارد سال نوری، با ترکیبی از روشهای انتقال به سرخ و اختلاف منظر اندازهگیری کنند.
اما مشکل آنجا بود که وقتی اندازهگیریهای محلی با اندازهگیریهای مربوط به جهان اولیه و دورتر (بر اساس مدل استاندارد کیهانشناسی «لامبدای ماده تاریک سرد» یا ΛCDM) مقایسه میشد، نتایج با هم در «تنش» قرار میگرفتند. دکتر ایندرانیل بانیک از دانشگاه پورتسموث توضیح میدهد که پژوهشهای اخیر نشان میدهند که «نوسانات صوتی باریونی» (BAOs) – که اساساً موجهای صوتی ناشی از انفجار بزرگاند – از این فرضیه پشتیبانی میکنند که کهکشان ما در درون یک خلأ قرار دارد که در آن نرخ انبساط بیشتر از سایر بخشهای کیهان است:
«یکی از راهحلهای احتمالی برای این ناسازگاری، قرار داشتن کهکشان ما در نزدیکی مرکز یک خلأ محلی بزرگ است. این وضعیت باعث میشود ماده، بهدلیل گرانش، به سمت نواحی پرچگالتر بیرونی خلأ کشیده شود و در نتیجه خلأ با گذر زمان تهیتر شود. وقتی چنین خلأیی در حال خالی شدن باشد، سرعت دور شدن اجرام از ما بیشتر از زمانی خواهد بود که چنین خلأیی وجود نداشته باشد. این پدیده در ظاهر، نرخ انبساط محلی سریعتری را نشان میدهد. تنش هابل عمدتاً یک پدیده محلی است و شواهد کمی وجود دارد که نشان دهد نرخ انبساط در گذشتههای دور با مدل استاندارد ناسازگار باشد؛ بنابراین، یک راهحل محلی مانند فرضیه خلأ محلی میتواند مسیر امیدوارکنندهای برای حل این مشکل باشد.»
این خلأ باید شعاعی حدود یک میلیارد سال نوری داشته باشد و چگالی آن نیز حدود ۲۰ درصد کمتر از میانگین چگالی کل کیهان باشد. شمارش مستقیم کهکشانهای محلی در همسایگی کیهانی ما از این نظریه پشتیبانی میکند، زیرا تراکم کهکشانها در این ناحیه کمتر از مناطق مجاور است.
با این حال، وجود چنین خلأیی با مدل ΛCDM ناسازگار است، چون این مدل بر پایه این فرض است که جهان در مقیاسهای بزرگ، همگن و همسانگرد است؛ یعنی ماده بهطور یکنواخت در سرتاسر کیهان پخش شده است. با این حال، دادههای جدید ارائهشده در NAM 2025 نشان میدهند که ممکن است این فرض درست نباشد.
دکتر بانیک میگوید:
«این امواج صوتی تنها برای مدت کوتاهی در کیهان اولیه حرکت کردند و پس از سرد شدن جهان و شکلگیری اتمهای خنثی، در جای خود تثبیت شدند. این امواج مانند یک «خطکش استاندارد» عمل میکنند که با اندازهگیری زاویه آن میتوان تاریخچه انبساط کیهانی را رسم کرد. وجود یک خلأ محلی، رابطه بین زاویه نوسانات صوتی باریونی و انتقال به سرخ را کمی دگرگون میکند، چون سرعتهایی که ناشی از خلأ و اثر گرانشی آن هستند، اندکی انتقال به سرخ را – علاوه بر انبساط کیهانی – افزایش میدهند. با در نظر گرفتن تمام اندازهگیریهای BAO در ۲۰ سال گذشته، نشان دادیم که مدل دارای خلأ حدود صد میلیون بار محتملتر از مدل بدون خلأیی است که برای تطابق با دادههای ماهواره پلانک طراحی شده است؛ یعنی مدل استاندارد همگن کیهان.»
برای تأیید این نظریه، پژوهشگران باید آن را با دیگر مدلها مقایسه کنند تا برآوردهای جدیدی از تاریخچه انبساط کیهان بهدست آورند. این کار با بررسی طیف نوری کهکشانهای آرام یا «مرده» (که دیگر ستارهزایی نمیکنند) انجام خواهد شد تا ترکیب ستارهای آنها مشخص شود. از آنجا که ستارگان پرجرم عمر کوتاهی دارند و در کهکشانهای پیر یافت نمیشوند، این دادهها به اخترشناسان در تعیین سن کهکشانها کمک میکند. با ترکیب این سن با مقدار انتقال به سرخ کهکشان، تاریخچهای دقیقتر از انبساط کیهان ترسیم خواهد شد.
