לפני יותר מרבע מאה, אסטרופיזיקאים, שצפו בסופרנובות רחוקות, גילו תגלית בלתי צפויה: נראה שקצב ההתפשטות של היקום הולך וגדל. מחקר שנערך לאחרונה על ידי מדענים מאוניברסיטאות ז'נבה (UNIGE) וטולוז III – פול סבטייה מטיל ספק ביכולתם של חוקי הפיזיקה הידועים להסביר תופעה זו.
בהתבסס על תוצאות הניתוח של נתוני סקר האנרגיה האפלה, צוות חוקרים זיהה פערים בין התחזיות של הפיזיקאי הגדול לבין ההבנה המודרנית של ההיסטוריה הקוסמית. מאמר שפורסם בכתב העת Nature Communications מעלה כי תורת היחסות הכללית, סטנדרט ותיק לתיאוריות פיזיקליות על היקום, עשויה שלא להיות מסוגלת להסביר את כל התופעות שאסטרופיזיקאים צופים בהיקפים גדולים יותר.
על פי התיאוריה המפורסמת של איינשטיין, השפעתם של עצמים מסיביים מכופפת את החלל והזמן, ויוצרות מה שנקרא בארות כבידה, המייצרות את ההשפעה של עדשת כבידה. אושרה לראשונה בשנת 1919 במהלך תצפיות על ליקוי חמה, השפעה זו הפכה לכלי הכרחי עבור אסטרופיזיקאים בחקר היקום.
צוות המחקר של UNIGE וטולוז III השתמש בנתונים מסקר האנרגיה האפלה ובמיפוי מפורט של מאות מיליוני גלקסיות, וסיפקו תובנות חסרות תקדים לגבי ההתפשטות המואצת של היקום. הצוות התמקד בחקר העיוות של זמן ומרחב כדי לבחון את התיאוריות של איינשטיין.
לדברי קמיל בונווין, עוזרת פרופסור לפיזיקה תיאורטית ב-UNGE, זו הפעם הראשונה שבה נעשה שימוש בנתונים מסקר האנרגיה האפלה למדידה ישירה של עיוות הזמן והמרחב, מה שמאפשר להשוות את התוצאות לתחזיותיו של איינשטיין.
בניתוח של יותר מ-100 מיליון גלקסיות, מדענים בחנו את האבולוציה של בארות הכבידה בארבע תקופות זמן: לפני כ-3.5 מיליארד, 5 מיליארד, 6 מיליארד ו-7 מיליארד שנים. התוצאות הראו שעומק בארות הכבידה תואם את התחזיות של איינשטיין לתקופות קודמות (לפני 6 ו-7 מיליארד שנים), אבל שהבארות המאוחרות יותר היו רדודות מהצפוי.
אייזק טוטוסאוס, אסטרונום זוטר במכון למחקר באסטרופיזיקה ופלנטולוגיה (IRAP/OMP) באוניברסיטת טולוז השלישי-פול סבאטייר והמחבר הראשי של המחקר, ציין פרט מסקרן: העומק הרדוד יותר של הבארות עולה בקנה אחד עם תקופה שבה החלה כביכול האצה של היקום. הצוות מציע שלשתי התופעות – התרחבות מואצת וצמיחה איטית יותר של בארות הכבידה – עשויות להיות הסבר משותף: אולי כוח הכבידה בקנה מידה גדול מתנהג בצורה שונה ממה שחזתה התיאוריה המפורסמת.
Nastassja Grimm, פוסט-דוקטורט ב-UNGE, הדגיש שהפער שנצפה ב-3 סיגמות לא בהכרח מפריך את התיאוריה של איינשטיין. יידרש סף של 5 סיגמא כדי להפריך סופית את המשוואות של איינשטיין. התוצאות הנוכחיות, למרות שהן מסקרנות, רק מצביעות על אפשרויות חדשות.
צוות המחקר מתכנן להשיג מדידות מדויקות יותר. ניתוח נתונים מטלסקופ החלל אוקלידס, שיצפה בעדשת הכבידה של 1.5 מיליארד גלקסיות במהלך שש השנים הבאות, יספק מבט מפורט עוד יותר על העיוותים של מרחב-זמן ואולי תצפיות חדשות המרחיבות את גבולות ההבנה של תופעות כמו כוח משיכה ודינמיקה היקום.
מאמר חדש "מדידה של האבולוציה הפוטנציאלית של Weyl משלוש השנים הראשונות של נתוני סקר אנרגיה אפלה" מאת אייזק טוטוסאוס, קמילה בונווין ונסטסיה גרים פורסם בכתב העת תקשורת טבע בנובמבר 2024.
אלכסנדר אנטיפוב
קישור למקור
