کهکشانها، سیارات، ستارگان و حتی سیاهچالهها – همگی، حتی اندکی، میچرخند. این چرخش از آنجا ناشی میشود که ابرهای گاز و غبار پراکنده در کیهان هرگز کاملاً متقارن نیستند. اما کل جهان بهطور کلی نمیچرخد. برخی اجرام در یک جهت میچرخند و برخی در جهتی دیگر، اما اگر همه آنها را با هم جمع کنیم، چرخش کلی برابر صفر است. حداقل این چیزی است که تاکنون فکر میکردیم. اما مطالعهای جدید نشان میدهد که ممکن است جهان در حال چرخش باشد – و این چرخش میتواند معمای بزرگ کیهانشناسی، یعنی «تنش هابل» را حل کند.
ایده یک جهان چرخان چیز تازهای نیست. حتی اینشتین نیز این احتمال را بررسی کرده بود. معروفترین مدل در این زمینه، مدلی است که کورت گودل (Kurt Gödel) طراحی کرده؛ یک مدل چرخان از جهان که راهحلی برای معادلات میدان اینشتین محسوب میشود. این مدل که به «معیار گودل» (Gödel metric) معروف است، ویژگیهای عجیبی دارد. در حالی که مدلهای کیهانشناسی استاندارد، یک بعد زمان و سه بعد مکان دارند، مدل گودل دارای دو بعد زمانمانند است. در چنین مدلی، کهکشانهای دوردست نوعی تمایل چرخشی عجیب خواهند داشت، و نور بهصورت خودبهخود قطبیده میشود. از همه عجیبتر اینکه جهان در این مدل پر از حلقههای زمانی بسته است – مسیرهایی در فضا که به شما اجازه میدهند با حرکت در فضا، به گذشته بازگردید و با نسخهای از خودتان ملاقات کنید.
مدل گودل یک کاوش نظری جالب در محدودیتهای نسبیت است، اما هیچ شباهت معناداری به جهان واقعی ندارد. اخترشناسان به دنبال نشانههایی مانند تمایل چرخشی کهکشانها یا عدم تقارن در تابش زمینه کیهانی بودهاند که بتواند چرخش کیهان را اثبات کند، اما همه این مشاهدات از عدم چرخش کیهان پشتیبانی میکنند – تا حدی که ابزارهای ما توانایی اندازهگیری دارند.
اما با پیشرفت ابزارهای رصدی، اکنون با یک معمای نظری مواجه شدهایم. میدانیم که جهان با حالتی داغ و چگال آغاز شده – چیزی که آن را بیگبنگ مینامیم – و از آن زمان (حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش) تاکنون، در حال انبساط بوده است. این انبساط همچنان با شتاب فزایندهای ادامه دارد که به انرژی تاریک نسبت داده میشود. اما نرخ دقیق این شتاب، هنوز ناشناخته است. مشاهدات از نوسانات در تابش زمینه کیهانی نشان میدهد که نرخ انبساط حدود ۶۷ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک است. در حالی که اندازهگیریهای دیگر بر اساس ابرنواخترها و ستارگان متغیر قیفاووسی در کهکشانهای دور، نرخ بیشتری را نشان میدهند: حدود ۷۳ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک. طبق مدل استاندارد کیهانشناسی، این دو مقدار باید با هم منطبق باشند. عدم تطابق آنها همان چیزی است که به آن «تنش هابل» گفته میشود – یکی از بزرگترین معماهای کیهانشناسی مدرن. از همین رو، پیشنهادهای عجیب و متنوعی برای حل آن ارائه شده است: از گرانش تعدیلشده گرفته تا ذرات فراتقارن عجیب. پس چرا دوباره به مدل جهان چرخان فکر نکنیم؟
منبع: Szigeti و همکاران.
مدل جدید، از معیار گودل استفاده نمیکند، بلکه فرض میکند جهان از یک سیال یکنواخت در حال چرخش تشکیل شده است. نسخههای غیرچرخان این سیال پیشتر برای توضیح انرژی تاریک پیشنهاد شده بودند، اما اضافه کردن چرخش باعث پیچش فضا-زمان میشود – مشابه پدیده کشش چارچوب (frame-dragging) که برای اجرام چرخان مانند زمین مشاهده شده است. نویسندگان این مطالعه نشان میدهند که سیال چرخان باعث میشود مشاهدات ما از نرخ انبساط کیهانی در فواصل دور، کمتر از مقدار واقعی به نظر برسد.
با فرض اینکه مشاهدات نزدیک از نرخ انبساط (یعنی ۷۳ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک) دقیقتر هستند، این گروه بررسی کرده که چرخش سیال با چه سرعتی باید انجام شود تا با مقدار ۶۷ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسکِ مربوط به تابش زمینه کیهانی تطابق پیدا کند. طبق محاسبات، نرخ چرخش باید حدود ω = ۳.۵ رادیان بر هر میلیارد سال باشد. از نظر پایهای، چنین چرخشی میتواند تنش هابل را حل کند. نکته جالب اینکه این نرخ چرخش درست زیر حدی است که منجر به ایجاد حلقههای زمانی بسته میشود – یعنی این مدل تا جایی که امکان دارد سریع میچرخد، بدون اینکه منطق زمانی را کاملاً بر هم بزند.
با این حال، این نتیجه جذاب محدودیتهایی دارد. اول اینکه این مدل، یک مدل «تنظیمشده» است؛ یعنی فرض میشود که درست است تا ببینند جواب میدهد یا نه. این نوع مدلها اشکالی ندارند، اما همانطور که در بین فیزیکدانها رایج است، گفته میشود: «مدلهای تنظیمشده، مدلهای ضعیفاند». صرف اینکه مدلی بتواند مشکلی را حل کند، به این معنا نیست که واقعاً راهحل است. افزون بر این، ورود سیال چرخان به معادلات، تأثیراتی روی تکامل کهکشانی و خوشهبندی کهکشانها خواهد گذاشت. نویسندگان از این موضوع آگاهاند و اعلام کردهاند که گام بعدیشان، تعیین آزمونهای قابل مشاهده برای بررسی صحت مدل است. در نهایت، زمان (و فضا) مشخص خواهد کرد که آیا این مدل کار میکند یا نه.
