ماه گذشته گزارش انتشار سند سفید کاسمو وِرس را در خبرها خواندیم که شما هم در تهیه‌ی آن همکاری داشتید. شبکه‌ی کاسمو وِرس چیست و چرا این سند منتشر شده است؟

شبکه‌ی کاسموورس (CosmoVerse) همکاری‌ای بین‌المللی متشکل از کیهان‌شناسان است که با هدف بررسی تنش‌های موجود در مدل استاندارد کیهان‌شناسی (ΛCDM) تشکیل شده است. این سند (White Paper) به‌عنوان یک مرجع جامع، چالش‌های فعلی را شناسایی و راه‌حل‌های ممکن را بررسی می‌کند. هدف اصلی، ایجاد هماهنگی بین رصدها، تحلیل داده‌ها و نظریه‌های بنیادی برای درک بهتر عالم است. این مقاله حاصل همکاری بیش از ۳۰۰ دانشمند از سراسر جهان است. 

 تنش‌های کیهان‌شناختی مطرح‌شده کدامند؟

سه تنش اصلی در این سند مورد بحث قرار گرفته‌اند:

• اختلاف بین مقدار ثابت هابل اندازه‌گیری‌شده از رصدهای محلی (مانند ابرنواخترها و متغیرهای قیفاووسی) و مقداری که ریزموج زمینه‌ی کیهانی (CMB) در مدل ΛCDM پیش‌بینی کرده است. به این مورد تنشH₀ می‌گویند.
• تفاوت در میزان تشکیل ساختارهای کیهانی (مانند خوشه‌های کهکشانی) بین رصدهای ‌هم‌گرایی گرانشی ضعیف و پیش‌بینی‌های ریزموج زمینه‌ی کیهانی (CMB). به این مورد . تنشS₈ می‌گویند.
• ناهمگنی‌های آماری در ریزموج زمینه‌ی کیهانی (CMB) که ممکن است نشان‌دهنده‌ی فیزیک جدید باشند.

 پیشنهادها برای حل این تنش‌ها چیست؟

در این سند راه‌حل‌های متعددی ارائه شده است، از جمله:

• عالم اولیه: مدل‌هایی مانند «انرژی تاریک اولیه» (Early Dark Energy) که با تغییر در تاریخچه‌ی انبساط عالم، تنش H₀  را کاهش می‌دهند.
• عالم فعلی: بررسی نقش میدان‌های مغناطیسی اولیه یا وجود حفره‌های محلی در اطراف کهکشان راه‌شیری.
• داده‌های رصدی جدید: استفاده از تلسکوپ‌های نسل آینده مانند تلکسوپ فضایی جیمز وب (JWST ) و تلسکوپ اقلیدس (Euclid) برای بهبود دقت اندازه‌گیری‌ها.

 اجماع جامعه‌ی علمی و آینده‌ی مدل  ΛCDM‌چیست؟

اگرچه مدلΛCDM  هم‌چنان موفقیت‌آمیز است اما تنش‌های اخیر نشان‌دهنده‌ی نیاز به اصلاحات احتمالی در مدل است. برخی پژوهشگران به فیزیک جدید (مانند انرژی تاریک پویا یا گرانش اصلاح‌شده) معتقدند اما دیگران معتقدند ممکن است خطاهای سیستماتیک در رصدها علت این تنش‌ها باشد. پیش‌بینی می‌شود با داده‌های دقیق‌تر از پروژه‌هایی مانند CMB-S4 و LSST، پاسخ قطعی‌تری به این چالش‌ها داده شود.

بر اساس این سند اجماع جامعه‌ی کیهان‌شناسی را می‌توان در چند نکته‌ی کلیدی خلاصه کرد:

وجود چالش‌های جدی برای مدل ΛCDM :

تنش‌های کیهانی، به‌ویژه تنش هابل یا همان اختلاف بین اندازه‌گیری‌های محلی و ریزموج زمینه‌ی کیهانی، و تنش S₈یا اختلاف در رشد ساختارهای کیهانی به‌عنوان چالش‌های اساسی برای مدل استاندارد ΛCDM مطرح هستند. این تنش‌ها نه‌تنها از نظر آماری پایدارند، بلکه با روش‌های مستقلِ مختلف تأیید شده‌اند و این موضوع احتمال وجود خطای سیستمی واحد را کاهش می‌دهد.

نیاز به بررسی فیزیک جدید :

جامعه‌ی کیهان‌شناسی به‌طور فزاینده‌ای به این نتیجه می‌رسد که ممکن است اصلاحات بنیادی در مدل استاندارد لازم باشد. 

پیش‌بینی برای آینده

• رصدهای نسل جدید (مانند  CMB-S4، Euclid، Roman Space Telescope، و رصدخانه‌های امواج گرانشی مانند LISA  وET ) داده‌های بی‌سابقه‌ای ارائه خواهند کرد که می‌توانند تنش‌ها را حل کنند یا فیزیک جدیدی آشکار سازند.
• توسعه‌ی روش‌های تحلیل داده (مانند یادگیری ماشین، شبکه‌های عصبی، و روش‌های آماری ترکیبی) برای پردازش حجم عظیم داده‌ها و کاهش خطاهای سیستماتیک ضروری است .
• همگرایی بین‌رشته‌ای بین رصدها، تحلیل داده‌ها، و نظریه‌پردازی برای دستیابی به یک مدل کیهانی یک‌پارچه حیاتی است.

 آیا مدل ΛCDM هم‌چنان موفق خواهد ماند؟

مدل ΛCDM همچنان چارچوبی موفق است، اما تنش‌های فعلی نشان می‌دهند که ممکن است نیاز به تکمیل یا اصلاح داشته باشد. احتمالاً یک مدل جدید توافقی ظهور خواهد کرد که ویژگی‌های موفق ΛCDM را حفظ می‌کند، اما تنش‌ها را با فیزیک جدید (مانند تغییر در گرانش، انرژی تاریک، یا ماده تاریک) حل می‌کند. اجماع جامعه‌ی کیهان‌شناسی این است که تنش‌های فعلی نشان‌دهنده‌ی محدودیت‌های مدل استاندارد است و احتمالاً فیزیک جدیدی در کار است. آینده‌ی کیهان‌شناسی به‌شدت به داده‌های نسل جدید و پیشرفت‌های نظری وابسته است، اما ΛCDM حداقل به‌عنوان یک چارچوب پایه باقی خواهد ماند، حتی اگر نیاز به اصلاحات اساسی داشته باشد.

شما در تهیه‌ی چه بخش‌هایی از این سند مشارکت داشته‌اید؟

بررسی مدل‌های انرژی تاریک اولیه.

مطالعه‌ی اثر حفره‌های محلی بر تنش.H₀

نقش میدان‌های مغناطیسی اولیه در تحول عالم.

ارزیابی مدل‌های تورم کیهانی برای کاهش تنش‌ها.

همکاران: حدود ۳۰۰ نفر در تهیه‌ی این سند همکاری داشته‌اند که اسامی آنها در لینک زیر آمده است:
https://arxiv.org/pdf/2504.01669