جیمز وب و شوک بزرگ به نظریه‌های پیدایش کیهان

جمیز وب آیا درک ما از جهان هستی را تغییر میدهد؟

پیش از جیمز وب، مدل‌های علمی می‌گفتند که پس از مه ‌بانگ (Big Bang) چند صد میلیون سال طول کشیده تا کهکشان‌ها کوچک، پراکنده و نابالغ تشکیل شوند. تصور می‌شد که کهکشان‌های بزرگ و منظم نتیجه‌ میلیاردها سال تکامل و ادغام هستند. اما جیمز وب چیزی را دید که همه را غافلگیر کرد:

جیمز وب کهکشان‌هایی را رصد کرد که تنها ۲۰۰ تا ۳۵۰ میلیون سال پس از مه‌بانگ وجود داشته‌اند.

جرم آن‌ها گاهی برابر کهکشان راه شیری امروز است. ساختار آن‌ها منظم و ستاره‌زایی شدید بوده است.

بیشتر بخوانید

استادان انتخاب: از هندوانه تا بحران!

این یعنی کیهان خیلی زودتر از انتظار «بالغ» شده است.

یکی از شگفت‌انگیزترین یافته‌های جیمز وب مشاهده سیاهچاله‌های بسیار پرجرم در مرکز این کهکشان‌های اولیه است.

بعضی از آنها تنها چند صد میلیون سال پس از مه‌بانگ وجود داشته‌اند.

نقش ماده تاریک در شکل گیری کیهان

ساخت سیاه‌چاله‌های عظیم طبق مدل‌های قدیمی، زمان زیادی می‌خواست. اما این سیاهچاله‌ها گویا «خیلی زود و خیلی بزرگ» شده‌اند. این یافته‌ها نظریه‌های قدیمی رشد تدریجی سیاه‌چاله‌ها را به چالش کشید.

دانشمندان حالا با چند پرسش اساسی روبرو هستند. آیا مه ‌بانگ سریعتر از تصور ما ساختار ایجاد کرده؟

چگالی ماده در ابتدای کیهان بیشتر بوده یا فرآیندهای ناشناخته‌ای رشد را شتاب داده‌اند

یک نظریه‌ی جدید می‌گوید که سیاه‌چاله‌ها «مستقیماً» متولد شده‌اند. برخی سیاه‌چاله‌ها از فروپاشی مستقیم ابرهای گاز عظیم به‌وجود آمده‌اند. نه از مرگ ستاره‌ها و این نظریه به‌طور جدی پس از داده‌های جیمز وب مطرح شده است. برخی فیزیک‌دان‌ها حتی می‌پرسند که آیا در کیهان اولیه، قوانین رشد ساختار متفاوت بوده‌اند؟

یا نقش «ماده‌ی تاریک» را دست‌کم گرفته‌ایم؟

آنچه جیمز وب واقعاً تغییر داد «یک عدد یا کشف خاص» نبود. نکته‌ی کلیدی این است که جیمز وب فقط چند کهکشان قدیمی پیدا نکرد. بلکه سرعت تکامل کل کیهان را زیر سؤال برد. پیش از این ما یک «داستان آرام و تدریجی» از تولد جهان داشتیم.

ابتدا ذرات

بعد ستاره‌های کوچک

سپس کهکشان‌های ابتدایی

نهایتاً ساختارهای بزرگ و منظم

اما داده‌های جیمز وب می‌گویند این نردبان شاید چند پله را خیلی سریع یا حتی ناگهانی طی کرده است.

یکی از عمیق‌ترین پیامدها این است که سیاه‌چاله‌های عظیم علت شکل‌گیری کهکشان‌ها بوده‌اند و نه نتیجه‌ آنها.

داده‌های جدید این احتمال را مطرح می‌کنند که ماده‌ی تاریک:

زودتر متمرکز شده

ساختارها را سریع‌تر به‌هم کشانده

باعث جهش در رشد کهکشان‌ها شده است.

به زبان ساده شاید نیروهای نامرئی نقش بسیار پررنگ‌تری در کودکی جهان داشته‌اند.

از نظر علمی چه چیزی در حال تغییر است؟

در عمل این اتفاق‌ها باعث شده‌اندکه مدل‌های جدید کیهان ‌شناسی نوشته شوند. شبیه‌سازی‌های عددی بازنگری شوند. مأموریت‌های آینده (مانند تلسکوپ‌های نسل بعد) با اهداف تازه طراحی شوند.

جیمز وب پایان راه نیست بلکه شروع یک بازنویسی بزرگ است. اگر بخواهیم در چند گزاره‌ دقیق بگوییم.

کیهان خیلی زودتر از انتظار ما ساختار یافته

کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌ها سریع‌تر و بزرگ‌تر رشد کرده‌اند

نقش ماده‌ی تاریک و فروپاشی مستقیم جدی‌تر از گذشته است

داستان آغاز جهان هنوز کامل نوشته نشده است

در حقیقت جیمز وب به ما نشان داد که دانسته‌های ما از آغاز عالم هنوز در حال تولد هستند. جیمز وب نشان داد که تاریک‌ترین موجودات عالم شاید قدیمی‌ترین بازیگران تاریخ کیهان بوده‌اند. جیمز وب نشان داد سیاهچاله‌های عظیم خیلی بیش از آنچه تصور می‌شد وجود داشته‌اند. این موضوع رشد تدریجی از ستاره‌ها را ناکافی می‌کند. سیاهچاله‌ها ممکن است معمار کهکشان‌ها بوده باشند. تاریخ آغاز کیهان، احتمالاً پویا‌تر و سریع‌تر از تصور قبلی بوده است.

سخن پایانی‌

از آنجا که بیگ بنگ به ‌عنوان «شروع فیزیکی جهان قابل مشاهده» همچنان پابرجاست.

پس جیمز وب دقیقاً کجای داستان را به چالش می‌کشد؟

جیمز وب وارد مرحله بعد از بیگ بنگ می‌شود. یعنی که چند صد میلیون سال اول، زمان شکل‌گیری ستاره‌ها، کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌ها می‌باشد. مشکل دقیقاً همینجا می‌باشد. آنچه که تلسکوپ وب دید این است.

کهکشان‌های بسیار بزرگ و بالغ

سیاه‌چاله‌های بسیار عظیم

که همگی در زمانی که جهان فقط ۳۰۰ – ۷۰۰ میلیون سال سن داشته کشف شده‌اند.

این یافته‌ها با نسخه ساده رشد تدریجی در مدل ΛCDM در تنش قرار می‌گیرند.

تفاوت «بیگ بنگ» با مدل ΛCDM بسیار مهم است و بسیاری از سوءتفاهم‌ها از این‌جا می‌آیند.

بیگ بنگ: چارچوب کلی آغاز و انبساط جهان است.

ΛCDM جزییات ریاضی این چارچوب (ماده تاریک، انرژی تاریک، نرخ رشد ساختارها) می‌باشد.

یافته‌های جیمز وب بیگ بنگ را هدف نمی‌گیرند اما برخی فرض‌های ساده ‌شده در ΛCDM را تحت فشار قرار می‌دهند. حتی خود اختر فیزیکدانان تأکید می‌کنند که تنش‌ها در سطح «چگونگی رشد ساختارها» و نه اصل آغاز کیهان است. جیمز وب بیگ بنگ را رد نکرده، شواهد بنیادی بیگ بنگ همچنان قوی‌ می‌باشند. اما وب نشان داده که جهان اولیه پیچیده‌تر، سریع‌تر و پویا‌تر از روایت‌های ساده بوده است. بنابراین بیگ بنگ هنوز نقطه شروع است. اما داستان، عمیق‌تر از آب درآمده است که فکر می‌کردیم.