شاید تنها نیمی از نظریات اینشتین درست باشند! آزمون تازه ناسا برای انرژی تاریک

در مناطق با ماده اندک و بنابراین تأثیر گرانشی ناچیز، اثرات انرژی تاریک یا گرانش اصلاح‌شده – نیروهایی که از نسبیت عام اینشتین انحراف دارند – برجسته‌ترین جلوه را دارند. اما در مناطق پرتراکم با گرانش قوی، مانند منظومه شمسی، این اثرات کاملاً ناپدید می‌شوند، دست‌کم در حد حساسیت فناوری‌های کنونی.
 
درون منظومه شمسی، همه چیز دقیقاً طبق پیش‌بینی نسبیت عام عمل می‌کند. مدارهای سیاره‌ای دقیق باقی می‌مانند، انحنای فضا-زمان پیرامون خورشید با اندازه‌گیری‌های رادیویی از کاوشگرها هم‌خوانی کامل دارد و هر کاوشگری که پرتاب شده، دقیقاً مطابق نظریه گرانشی استاندارد رفتار کرده است. تا کنون، هیچ نشانه قابل مشاهده‌ای از نیروهای دیگر وجود ندارد.
 
با این حال، در مقیاس‌های بزرگ‌تر، مانند میان کهکشان‌ها، شواهد غیرقابل چشم‌پوشی است. خود کیهان در حال انبساط به نظر می‌رسد و هرچند بحثی بر سر سرعت آن وجود دارد، راه دیگری برای توصیف آن جز این نداریم که چیزی درک ما از نسبیت یا گرانش را برهم می‌زند.
 
بر این اساس، فیزیک‌دانان گمان می‌کنند این ممکن است به فرآیندی به نام «پوشش‌دهی» مربوط باشد، جایی که عامل ایجادکننده این ناهماهنگی، ویژگی‌های فیزیکی خود را در مناطق با تراکم فزاینده تغییر می‌دهد.
 
دو دسته اصلی مدل‌های پوشش‌دهی وجود دارد. یکی مدل «آفتاب‌پرست» است که در آن یک نیروی پنجم نظری طبیعت – علاوه بر گرانش، الکترومغناطیس و دو نیروی هسته‌ای – بسته به وجود مقدار زیاد ماده دیگر، اثر خود را تغییر می‌دهد.
 
در مناطق وسیع و کم‌تراکم، این نیرو بسیار قوی است و اثری را ایجاد می‌کند که اکنون به انرژی تاریک نسبت می‌دهیم. اما در مناطق بسیار پرتراکم، به غایت ضعیف می‌شود، تا حدی که ابزارهای مدرن اساساً آن را تشخیص نمی‌دهند، هرچند همچنان وجود دارد.
 
در محیط‌های پرتراکم مانند خورشید، ممکن است تنها در «پوسته نازکی» پیرامون جسم قابل توجه باشد، اما دست‌کم در نظریه، آنجا قابل تشخیص خواهد بود.
 
مدل جایگزین، پوشش‌دهی وینشتین (Vainshtein) است. در این مورد، به جای تغییر ویژگی‌های خود نیرو، اساساً توسط گرانش اطراف اجسام پرجرم فلج می‌شود و ضعیف به نظر می‌رسد بدون اینکه واقعاً خواص فیزیکی‌اش دگرگون شود.
 
در این مدل، مفهومی به نام شعاع وینشتین وجود دارد که نیروی پنجم خارج از تأثیر جسم پرجرم به حالت عادی بازمی‌گردد. با این حال، برای خورشید ما، شعاع وینشتین حدود ۴۰۰ سال نوری تخمین زده می‌شود؛ منطقه‌ای که شامل ستاره‌های بسیار دیگری است، بنابراین نیروی پنجم عملاً تا فاصله‌ای فراتر از لبه کهکشان سرکوب می‌شود. شعاع دقیق آن برابر با حدود ۳۷۸ تریلیون کیلومتر است.
 
مأموریت‌های کیهان‌شناختی ممکن است سرنخ‌هایی در اختیار داشته باشند. هر یک از این مدل‌ها «نشانه‌هایی» در مجموعه داده‌های مأموریت‌های بزرگ کیهان‌شناختی مانند اقلیدس و ابزار طیف‌نگاری انرژی تاریک (دسی) خواهند داشت.
 
گفتنی است، این مأموریت‌ها تنها به فضای دور و تعداد زیادی کهکشان می‌نگرند و نمی‌توانند ثابت کنند نیروی پنجم هنگام تعامل تنها با اجسام منظومه شمسی چگونه تغییر می‌کند. این نیازمند مأموریتی خاص در منظومه شمسی و مهم‌تر، نظریه‌ای قابل ابطال است که پیش‌بینی کند مأموریت چه باید ببیند.