نظریه نسبیت عام اینشتین در بزرگ‌ترین مقیاس ممکن ثابت شد

از زمانی که اینشتین بیش از یک قرن پیش نظریه گرانش خود را ارائه کرد، پژوهشگران همواره در تلاش بوده‌اند تا موقعیت‌هایی را پیدا کنند که این نظریه با آن‌ها سازگار نباشد. اما به‌گفته‌ی مصطفی اسحاق بواسحاقی از دانشگاه تگزاس در دالاس، قبلا آزمایشی در مقیاس بزرگ‌ترین فاصله‌های موجود در جهان انجام نشده بود. او و همکارانش از داده‌های ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک (DESI) در آریزونا برای انجام چنین آزمایشی استفاده کردند.

جزئیات ساختار کیهانی و نحوه تغییر آن در طول زمان، آزمایشی قدرتمند برای سنجش میزان درک ما از گرانش است، زیرا این نیرو همان عاملی بود که کهکشان‌ها را در زمان تکامل آن‌ها از نوسانات کوچک در توزیع ماده در ابتدای جهان، شکل داد.

ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک تاکنون داده‌هایی را درباره نحوه تجمع حدود شش میلیون کهکشان در طول ۱۱ میلیارد سال گذشته جمع‌آوری کرده است. اسحاق بواسحاقی و همکارانش این داده‌ها را با نتایج چندین بررسی بزرگ دیگر ازجمله نقشه‌برداری از تابش‌های ریزموج زمینه کیهانی و ابرنواخترها ترکیب کردند. آن‌ها سپس داده‌ها را با پیش‌بینی‌های نظریه‌ای در زمینه گرانش مقایسه کردند که هم ایده‌های اینشتین و هم نظریه‌های معاصر درمورد گرانش را در برمی‌گرفت.

پژوهشگران هیچ گونه انحرافی از گرانش اینشتین پیدا نکردند. اسحاق بواسحاقی می‌گوید با وجود برخی از عدم قطعیت‌ها در اندازه‌گیری‌ها، هنوز شواهدی قوی وجود ندارد که نشان دهد ایده‌هایی که از نظریه اینشتین فاصله دارند، وضعیت جهان را دقیق‌تر توصیف می‌کنند.

ایتامار آلالی از دانشگاه براون آمریکا می‌گوید درحالی‌که نسبیت عام در آزمایش‌های بسیار دقیق در آزمایشگاه‌ها ثابت شده است، مهم است بتوانیم آن را در تمام مقیاس‌ها ازجمله کل کیهان آزمایش کنیم. در این صورت قادر هستیم این احتمال را رد کنیم که پیش‌بینی‌های  اینشتین فقط برای اجسامی با اندازه‌ی خاص صدق می‌کند.

ناتالی پالنکه دلابرویل از آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در کالیفرنیا می‌گوید تجزیه‌و‌تحلیل جدید همچنین سرنخ‌هایی درباره این موضوع ارائه می‌دهد که چگونه انرژی تاریک که تصور می‌شود مسئول شتاب‌گرفتن انبساط کیهان است، در چارچوب نظریه‌های گرانش جای می‌گیرد.

طبق توضیحات پالنکه دلابرویل، اولین معادلات نسبیت عام اینشتین شامل یک ثابت کیهانی بود (نوعی نیروی ضدگرانش که همان نقش انرژی تاریک را ایفا می‌کرد)، اما نتایج پیشین ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک نشان داده است انرژی تاریک ثابت نیست و این انرژی ممکن است با پیرتر شدن کیهان تغییر کرده باشد.

ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک تا چندین سال دیگر به جمع‌آوری داده ادامه خواهد داد و درنهایت موقعیت و ویژگی‌های ۴۰ میلیون کهکشان را ثبت خواهد کرد. به‌گفته‌ی دانشمندان، همگی این داده‌ها نحوه ترکیب صحیح نسبیت عام و نظریه‌های انرژی تاریک را مشخص خواهد کرد.

در تجزیه‌وتحلیل جدید فقط از یک سال از داده‌های DESI استفاده شده است، اما در مارس ۲۰۲۵ همین گروه پژوهشی نتایج حاصل از سه سال نخست مشاهدات این ابزار را منتشر خواهند کرد. آلالی انتظار دارد این نتایج در چندین جنبه مهم مانند شناسایی تغییرات در ثابت هابل که معیاری از سرعت انبساط کیهان است، تعیین دقیق‌تر جرم ذرات مرموزی به نام نوترینوها و حتی جستجوی عناصر کیهانی جدید مانند «تابش تاریک» اثرگذار باشد. به‌گفته‌ی وی، این تجزیه‌و‌تحلیل فقط بر گرانش تاثیر نمی‌گذارد، بلکه کل کیهان‌شناسی را متاثر خواهد کرد.