چالش بزرگ برای اصل بنیادی کیهان‌شناسی: جهان شاید در تمام جهت‌ها یکسان نباشد

دهه‌ها، کیهان‌شناسی بر اصلی ساده اما بسیار مهم استوار بوده است: اینکه جهان در مقیاس‌های بسیار بزرگ، در همه جهت‌ها و در همه نقاط تقریباً یکسان است. این فرض که با عنوان اصل کیهان‌شناختی شناخته می‌شود، پایه بسیاری از مدل‌های استاندارد ما از ساختار و تکامل کیهان بوده است. اما مطالعه تازه‌ای می‌گوید شاید این تصویر آشنا، کامل یا حتی درست نباشد.

به گزارش ساینتیفیک آمریکن، در پژوهشی که بر داده‌های پروژه عظیم DESI تکیه دارد، دو فیزیک‌دان این ایده را مطرح کرده‌اند که توزیع کهکشان‌ها ممکن است در همه جهت‌ها یکسان نباشد. به بیان دیگر، ممکن است کیهان در مقیاس‌های بسیار بزرگ «بی‌جهت» نباشد و برخی ساختارهای عظیم، جهت‌های خاصی را در بافت جهان برجسته کنند. اگر این نتیجه تأیید شود، می‌تواند یکی از بنیادی‌ترین فرض‌های علم کیهان‌شناسی را زیر سؤال ببرد؛ فرضی که تقریباً تمام مدل‌های فعلی ما از ساختار و تاریخ جهان بر آن بنا شده‌اند.

اما پژوهش جدید که بر داده‌های پروژه عظیم DESI (ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک) تکیه دارد، تصویر متفاوتی را پیشنهاد می‌کند. دو فیزیک‌دان با بررسی توزیع کهکشان‌ها در بخش‌های مختلف آسمان تلاش کرده‌اند ببینند آیا این یکنواختی واقعاً در داده‌های واقعی دیده می‌شود یا نه. نتیجه تحلیل آن‌ها نشان می‌دهد که ممکن است در مقیاس‌های بسیار بزرگ، ساختارهایی وجود داشته باشد که در برخی جهت‌ها برجسته‌تر از جهت‌های دیگرند؛ به بیان دیگر، شاید جهان در همه جهت‌ها کاملاً «بی‌طرف» نباشد.

اگر این ادعا درست از آب دربیاید، پیامدهای آن بسیار گسترده خواهد بود. در چنین حالتی، مدل‌های فعلی مربوط به شکل‌گیری ساختارهای کیهانی از خوشه‌های عظیم کهکشانی گرفته تا رشته‌های کیهانی، به بازنگری جدی نیاز خواهند داشت. حتی درک ما از مراحل ابتدایی جهان، از جمله دوران تورم که بلافاصله پس از بیگ‌بنگ رخ داد، می‌تواند دستخوش تغییر شود. علاوه بر این، تفسیر داده‌های مربوط به تابش پس‌زمینه کیهانی (CMB) نیز که قدیمی‌ترین تصویر ما از جهان است، تحت تأثیر قرار خواهد گرفت.

بااین‌حال، بسیاری از کیهان‌شناسان با احتیاط به این نتایج نگاه می‌کنند. دلیل اصلی احتیاط آن است که داده‌های بسیار دقیق تابش پس‌زمینه کیهانی تاکنون تصویری به‌شدت یکنواخت از جهان ارائه داده‌اند. اگر ناهمسانی‌های بزرگ در ساختار جهان وجود داشت، انتظار می‌رفت اثر آن‌ها در این تابش به‌صورت آشکارتری دیده شود.

از سوی دیگر، برخی متخصصان معتقدند این اختلاف ممکن است الزاماً به معنای شکستن قوانین کیهان نباشد. در عوض، ممکن است ناشی از پیچیدگی‌های آماری، محدودیت‌های داده‌ای یا روش تحلیل باشد. به همین دلیل، هنوز هیچ اجماعی در جامعه علمی شکل نگرفته و بسیاری از پژوهشگران تأکید می‌کنند که این نتایج باید با داده‌های مستقل و تحلیل‌های دقیق‌تر بررسی شوند.

جمع‌بندی ماجرا ساده اما مهم است: این پژوهش هنوز «انقلاب در کیهان‌شناسی» نیست، اما هشداری جدی است. شاید جهان آن‌طور که فکر می‌کردیم کاملاً همگن و بی‌جهت نباشد و شاید هم است، اما هنوز ابزارهای ما برای دیدن آن به اندازه کافی دقیق یا کامل نشده‌اند. در هر دو حالت، این پرسش تازه یک بار دیگر یادآوری می‌کند که حتی بنیادی‌ترین فرض‌های علمی هم همیشه در برابر داده‌های جدید در معرض آزمون قرار دارند.

پژوهش در ژورنال Nature منتشر شده است.