ابرنواخترها پیش‌بینی اینشتین از اتساع زمان را تایید می‌کنند

اتساع زمان کیهانی از دیرباز پیش شناخته شده، اما اندازه‌گیری آن کاری دشوار است. برخی از بهترین تلاش‌ها، به زمان‌بندی انفجارهای پرتوی گاما اختصاص یافته‌اند؛ جرقه‌های درخشانی از انرژی که در جهان دیده می‌شوند یا اختروش‌ها که مناطق درخشان و داغ مواد چرخان اطراف سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم هستند. سال گذشته، لویس از تعداد تقریبی ۲۰۰ اختروش برای بررسی اتساع زمان کیهانی استفاده کرد و تقریبا توانست رابطه‌ی دقیق 1+z را در عمل ببیند، اما این بررسی با ابهامات زیادی همراه بود. پروژه‌ی وایت از مجموعه‌ی بزرگ‌تری از ابرنواختر‌ها استفاده کرده که پیش‌بینی‌پذیرتر از اختروش‌ها هستند و امکان اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر را می‌دهند.

ابرنواخترهای 1a صرف‌نظر از اینکه به کدام نقطه از جهان نگاه کنیم، رویدادهای یکسانی هستند. تمام این ابرنواخترها حاصل انفجار ستاره‌های کوتوله‌ی سفید هستند که معمولا تقریبا صرف‌نظر از موقعیت در جرم یکسانی رخ می‌دهند.

ثبات ابرنواخترهای نوع 1a در کل جهان مرئی، باعث می‌شود به نمونه‌های خوبی برای بررسی اتساع زمانی تبدیل شوند. پژوهش وایت با استفاده از ۱۵۰۴ ابرنواختر بررسی DESS با دقت چشمگیری نشان می‌دهد که این همبستگی تا انتقال به سرخ ۱٫۲ صحت دارد، یعنی زمانی که جهان تنها ۵ میلیارد سال داشت. وایت می‌افزاید:

این دقیق‌ترین اندازه‌گیری اتساع زمانی کیهانی است که تاکنون به دست آمده است و تا هفت برابر دقیق‌تر از اندازه‌گیری‌های قبلی اتساع زمانی است که از تعداد کمتری از ابرنواخترها استفاده کردند.

به گفته‌ی آمیتش سینگ از دانشگاه میسیسیپی، نتایج این پژوهش بسیار تأثیرگذار هستند چرا که اندازه‌گیری اتساع زمانی یکی از مستقیم‌ترین شواهد انبساط جهان به شمار می‌رود.

اتساع زمانی معماهای جالبی را به وجود می‌آورد. اخیرا تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، ابرنواخترهایی را در کیهان دوردست آشکار کرد که یکی از آن‌ها یک ابرنواختر نوع 1a با انتقال به سرخ ۲٫۹ یا ۲ میلیارد سال پس از بیگ‌بنگ است. این جرم دوردست‌ترین ابرنواختری است که تاکنون رصد شده است. به گفته‌ی اوری فاکس، ستاره‌شناس مؤسسه‌ی علوم تلسکوپ فضایی، به دلیل اتساع زمانی در انتقال به سرخ ۲، زمان در سه ضرب می‌شود؛ بنابراین رویدادهایی در انتقال به سرخ ۲ در نهایت نه ماه تا یک سال از دید ناظر زمینی دوام می‌آورند.

اما در انتقال‌به سرخ‌های بالاتر، حتی می‌توان درباره‌ی مقیاس زمانی سالانه صحبت کرد. در نتیجه ابرنواخترها در جهان آغازین به سختی دیده شوند چرا که ستاره‌شناس‌ها آن‌ها را هنگام مقایسه‌ی تصاویر قبل و بعد کهکشان‌های میزبان احتمالی ابرنواختر جستجو می‌کنند. برای مثال وقتی انتقال به سرخ ۱۰ باشد، دیدن خاموش و روشن شدن یک ابرنواختر حداقل ۴ سال به طول می‌انجامد.

بررسی انرژی تاریک (DES) متمرکز بر ابرنواخترها در همین‌جا به پایان می‌رسد؛ بنابراین تا زمان دریافت داده‌های جدید، بعید است اندازه‌گیری‌های وایت از اتساع زمانی کیهانی شکست بخورند. به این ترتیب یکی از بهترین نظریه‌ها که جهان را در مقیاس بزرگ توصیف می‌کند صحیح است و البته به این معنی نیست که نباید آن را بررسی کرد. یکی از نظریه‌های رایج این است که ما در جهانی زندگی می‌کنیم که بر اساس معادله‌های اینشتین توصیف می‌شود. با این‌حال نمی‌توانیم صرفا این را بگوییم و هیچ کاری نکنیم، بلکه نیاز داریم تمام نظریه‌ها را آزمایش کنیم.