یکی از مهم‌ترین معماهای کیهان‌شناسی مدرن، تنش هابل است؛ یعنی اختلاف میان دو روش مستقل برای اندازه‌گیری سرعت انبساط کنونی جهان.
داده‌های تابش زمینه کیهانی (CMB) که با مدل استاندارد کیهان‌شناسی تفسیر می‌شوند، مقدار ثابت هابل را حدود ۶۷ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک نشان می‌دهند، در حالی که اندازه‌گیری‌های مستقیم‌تر بر پایه ابرنواخترهای نوع Ia و ستارگان قیفاووسی، مقداری نزدیک به ۷۳ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک به دست می‌دهند. اگر هر دو روش درست باشند، احتمال دارد مدل استاندارد کیهان‌شناسی بخشی از فیزیک جهان را در نظر نگرفته باشد.

پژوهش جدیدی احتمال می‌دهد میدان‌های مغناطیسی نخستین که اندکی پس از بیگ‌بنگ ایجاد شده‌اند، بتوانند بخشی از این اختلاف را توضیح دهند. این میدان‌ها، اگرچه امروزه فوق‌العاده ضعیف‌اند، می‌توانستند در پلاسمای داغ جهان اولیه بر حرکت ذرات باردار اثر بگذارند.

نقطه کلیدی، دوره‌ای به نام بازترکیب است؛ زمانی که حدود ۳۸۰ هزار سال پس از بیگ‌بنگ، جهان به اندازه کافی سرد شد تا الکترون‌ها و پروتون‌ها با یکدیگر ترکیب شده و اتم‌های خنثی هیدروژن را تشکیل دهند. در این زمان، جهان از حالت عمدتا کدر به حالتی شفاف برای نور تبدیل شد و تابشی که امروز به‌عنوان CMB مشاهده می‌کنیم آزادانه شروع به حرکت کرد.

پژوهشگران نشان دادند که میدان مغناطیسی نخستین می‌تواند حرکت و توزیع ذرات باردار را تغییر دهد و در نتیجه سرعت تشکیل هیدروژن را افزایش دهد. تغییر در تاریخچه بازترکیب، زمان و شرایط آزادشدن فوتون‌های CMB را جابه‌جا می‌کند. از آنجا که الگوهای CMB به‌عنوان نوعی خط‌کش کیهانی برای تعیین فواصل و پارامترهای کیهان‌شناختی استفاده می‌شوند، این تغییر می‌تواند مقدار ثابت هابلِ استنباط‌شده از CMB را نیز تغییر دهد.

نوآوری مهم پژوهش جدید، استفاده از شبیه‌سازی‌های کامل سه‌بعدی پلاسمای نخستین همراه با میدان مغناطیسی است. پژوهشگران تاریخچه تشکیل هیدروژن حاصل از این شبیه‌سازی‌ها را وارد محاسبات CMB کردند و سپس پیش‌بینی‌ها را با داده‌های رصدی مقایسه کردند. نتیجه نشان داد که اثر پیشنهادی با داده‌های موجود در تضاد آشکار نیست.

در مجموعه‌ای از ترکیب‌های مختلف داده‌ای، پژوهشگران ترجیح آماری ملایمی برای وجود میدان‌های مغناطیسی نخستین یافتند؛ در حدود ۱٫۵ تا ۳ انحراف معیار. این مقدار برای اعلام یک کشف قطعی کافی نیست و بنابراین هنوز نمی‌توان گفت چنین میدان‌هایی واقعاً وجود دارند.

میدان‌های موردنظر نیز بسیار ضعیف‌اند؛ شدت مورد علاقه داده‌ها حدود ۵ تا ۱۰ پیکوگاوس در زمان حاضر است. با این حال، همین مقدار می‌تواند از نظر کیهان‌شناختی اهمیت زیادی داشته باشد و حتی با این ایده سازگار باشد که میدان‌های مغناطیسی بسیار بزرگ‌تر موجود در کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی، از چنین بذرهای اولیه‌ای منشا گرفته باشند.

این پژوهش هنوز تنش هابل را حل نکرده است؛ بلکه یک توضیح فیزیکی قابل‌آزمون ارائه می‌کند که هم‌زمان می‌تواند به منشا مغناطیس کیهانی نیز مربوط باشد. اگر مشاهدات آینده این میدان‌های بسیار ضعیف را تایید کنند، اطلاعاتی بی‌سابقه درباره وضعیت ماده و میدان‌ها در نخستین لحظات تاریخ جهان ما در اختیار فیزیک‌دانان قرار خواهد گرفت.

🚀 @Ofoghroydad

🔗Nature Astronomy

🎥 منظور از انبساط کیهان چیست؟