آیا «کرم‌چاله‌ها» راز بزرگ کیهان‌شناسی را حل می‌کنند؟

بر اساس یک مطالعه جدید، جهان با سرعت فزاینده‌ای در حال انبساط است و کرم‌چاله‌های کوچکی که از بافت فضازمان عبور می‌کنند ممکن است مسئول این اتفاق باشند.

دانشمندان می‌گویند کرمچاله‌های میکروسکوپی ممکن است موجب انبساط شتابان جهان شوند. این کرم‌چاله‌های کوچک به دلیل اثرات کوانتومی ظریف دائماً از خلاء فضا متولد می‌شوند.

به گزارش فرادید، مشاهدات نجومی متعدد نشان می‌دهد جهان ما با سرعت فزاینده‌ای در حال انبساط است. با این حال، نظریه نسبیت عام انیشتین بیان می‌کند که اگر جهان فقط دارای گونه‌هایی از ذرات و تشعشعاتی باشد که می‌شناسیم، چنین رفتاری از بافت فضا غیرممکن است.

دانشمندان برای برابر کردن مشاهدات انبساط جهان با این نظریه، این ایده را مطرح کرده‌اند که فضا پر از یک موجود مرموز است که در آزمایش‌های زمینی یا فضایی قابل‌شناسایی نیست. این ماده اسرارآمیز که انرژی تاریک نامیده می‌شود، با انواع دیگر مواد و میدان‌ها تعامل بسیار ضعیفی دارد، بنابراین، در حال حاضر اطلاعات قابل‌اعتمادی در مورد ساختار یا منشأ آن وجود ندارد.

در مطالعه‌ای که به تازگی در ۵ آوریل در مجله Physical Review D منتشر شد، محققان یک نامزد جدید برای انرژی تاریک پیشنهاد کردند: کرم‌چاله‌هایی به اندازه زیراتم یا تونل‌های کوچکی که نقاط مختلف فضا را به هم متصل می‌کنند.

به گفته نویسندگان، این کرمچاله‌ها به دلیل اثرات کوانتومی، مدام در خلاء فضا متولد شده و از بین می‌روند. این وضعیت شبیه نحوه تولید ذرات نزدیک افق رویداد سیاهچاله‌هاست که منجر به تشعشعات هاوکینگ می‌شود یا شبیه نحوه ایجاد جفت الکترون-پوزیترون توسط یک میدان الکتریکی قوی، پدیده‌ای به نام اثر شوئینگر.

با این حال، ایجاد این کرم‌چاله‌ها تا حدودی با آن پدیده‌های دیگر متفاوت است، زیرا توصیف ریاضی آن‌ها مستلزم در نظر گرفتن اثرات کوانتومی در گرانش است، کاری که بسیار پیچیده‌تر است و ضعیف‌تر درک شده است.

این مشکلات در محاسبه پدیده‌های گرانشی کوانتومی، نویسندگان را از پی بردن دقیق به نرخ تولد کرمچاله باز داشت. با این حال، آن‌ها با استفاده از رویکردی به نام گرانش کوانتومی اقلیدسی، نشان دادند که اگر حدود ۱۰ میلیارد کرمچاله به طور خود به خودی در هر سانتیمتر مکعب در ثانیه ایجاد شوند، انرژی تولیدشده توسط آن‌ها برای توضیح سرعت مشاهده‌شده کنونی انبساط کیهان کافی خواهد بود.

استایلیانوس سیلیوکس، از نویسندگان این مطالعه و دانشجوی دکترا در دانشگاه تسالی و رصدخانه ملی آتن، به لایو ساینس گفته: «اگرچه نتیجه ما بر اساس گرانش کوانتومی اقلیدسی به دست آمده … این احتمال وجود دارد که اصلاحات ما برای سایر نظریه‌های گرانش کوانتومی نیز صادق باشد.»

علاوه بر این، تجزیه و تحلیل این تیم نشان داد مدل انرژی تاریک آن‌ها حتی از نظر مشاهداتی بهتر از پذیرفته‌شده‌ترین نظریه، معروف به مدل استاندارد کیهان‌شناسی است که بیان می‌کند انرژی تاریک دارای چگالی انرژی مستقل از زمان است.

سیلیوکس گفته: «طبق پیشنهاد ما، انرژی تاریک می‌تواند با جریان زمان تغییر کند. این یک مزیت بزرگی است چون مشاهدات تازه نشان داده که سرعت انبساط جهان در زمان‌های اخیر متفاوت از جهان اولیه است.»

با این حال، مهم نیست مدل محققان تا چه اندازه در توضیح خواص کلی انرژی تاریک موفق است، اعتبار هر نظریه فیزیکی را باید با داده‌های تجربی آزمود و در حال حاضر، این نظریه ناآزمودنی باقی می‌ماند.

در آینده، دقت روزافزون آزمایشات و مشاهدات فضایی، اخترشناسان را قادر خواهد ساخت تا نرخ انبساط جهان را با جزئیات بیشتری به دست آورند و همچنین سایر نمودهای قابل‌مشاهده انرژی تاریک را اندازه‌گیری کنند. این پیشرفت می‌تواند به محققان امکان دهد که بیازمایند آیا مدل جدید ارائه‌شده از انرژی تاریک درست است یا خیر.

در طول این مدت، نویسندگان قصد دارند تحلیل نظری خودشان را بیشتر بهبود بخشند. سیلیوکس گفته: «ما در حال حاضر روی مدلی کار می‌کنیم که سرعت تشکیل کرمچاله را محاسبه می‌کند. این تحقیق امیدوارکننده به نظر می‌رسد و ما امیدواریم نتایج آن را خیلی زود منتشر کنیم.»