ستاره‌های کوچک جهش گرانش را رد می‌کنند
جهان در حال انبساط است و نرخ کنونی انبساط آن با عددی به نام ثابت هابل اندازه‌گیری می‌شود. مشکل این است که دو خانواده از اندازه‌گیری‌ها پاسخ‌های متفاوتی می‌دهند. اندازه‌گیری‌های مبتنی بر ستاره‌های نزدیک و ابرنواخترها — «نردبان فاصله» — با مقداری که از تابش زمینهٔ کیهانی ریزموج، کهن‌ترین نور جهان، استنتاج می‌شود، بسته به داده‌ها در سطحی حدود 5 سیگما ناسازگارند. تابش زمینهٔ ریزموج مقدار پایین‌تر را می‌دهد. این همان تنش هابل است، یکی از مبرم‌ترین مسائل کیهان‌شناسی.
برخی توضیح‌ها خطاهای پنهان را مقصر می‌دانند. برخی دیگر فیزیک تازه‌ای می‌طلبند. یکی از جسورانه‌ترین پیشنهادها مدل «G-step» است: ثابت گرانش نیوتن، G، که شدت گرانش را تعیین می‌کند، در گذشتهٔ نزدیک کیهانی به‌طور ناگهانی تغییر کرده است.
تغییری ناگهانی، 73 تا 130 میلیون سال پیش
ایده این است که ابرنواخترها، که به‌عنوان خط‌کش‌های کیهانی به کار می‌روند، با درخشندگی‌ای می‌درخشند که به G وابسته است. اگر G پیش از تاریخ معینی متفاوت بوده باشد، ابرنواخترهای دور (که آن‌طور که پیش از تغییر بودند دیده می‌شوند) و ابرنواخترهای نزدیک (پس از تغییر) خط‌کش یکسانی نخواهند بود و نرخ انبساط نادرست برآورد می‌شود. در اینجا دو نسخه آزموده شده است:
- مدل اصلی: گرانش 11 درصد قوی‌تر پیش از جهشی در 130 میلیون سال پیش؛
- مدل گسترش‌یافته: 4 درصد قوی‌تر پیش از جهشی در 73 میلیون سال پیش.
ستاره‌هایی با حافظهٔ دراز
جرمی ساکستین از دانشگاه هاوایی و هری دزموند از دانشگاه پورتسموث شاهدی غیرمنتظره یافتند: کوتوله‌های سرخ، کوچک‌ترین ستاره‌ها، با جرمی کمتر از حدود یک‌سوم جرم خورشید. این ستاره‌ها از هسته تا سطح هم‌زده می‌شوند و به هر اختلالی با کندی بسیار واکنش نشان می‌دهند. زمانی که لازم است تا پس از تغییری در اندازه‌شان دوباره آرام بگیرند حدود 100 میلیون سال است — نزدیک به زمانی که از جهش فرضی گذشته است.
پیامد، که نخست با قلم و کاغذ و سپس با یک کد تحول ستاره‌ای محاسبه شد: کوتولهٔ سرخی که زیر گرانشی قوی‌تر زیسته و سپس دیده که G به مقدار امروزی‌اش افت کرده، به سرعت متورم می‌شود و سپس تنها به‌کندی دوباره کوچک می‌شود. امروز، نسبت به جرمش هنوز اندکی بیش از حد بزرگ خواهد بود.
هشت ستاره روی ترازو
برای بررسی، این دو فیزیک‌دان از هشت کوتولهٔ سرخ در دوتایی‌های گرفتی استفاده کردند — جفت ستاره‌هایی که از دید زمین از جلوی یکدیگر می‌گذرند و همین، برخی از دقیق‌ترین جرم‌ها و شعاع‌های شناخته‌شده برای هر ستاره‌ای را به دست می‌دهد. آن‌ها ستاره‌هایی با 0.1 تا 0.31 جرم خورشیدی را برگزیدند، در جفت‌هایی که آن‌قدر از هم دور باشند که اثرات کشندی محدود شود.
یک پیچیدگی: لکه‌های ستاره‌ای هم ستاره را پف‌کرده می‌کنند. نویسندگان گذاشتند پوشش لکه‌ای هر ستاره آزادانه از صفر تا کامل تغییر کند، تا اگر ممکن باشد لکه‌ها هر تورمی را جذب کنند.
هیچ ردی از جهش
برای هر دو تاریخ، بهترین برازش گرانشی است که هرگز تغییر نکرده. دو جهش پیشنهادی رد می‌شوند:
- 4 درصد، 73 میلیون سال پیش: در حدود 3.1 سیگما رد می‌شود؛
- 11 درصد، 130 میلیون سال پیش: در حدود 4.0 سیگما رد می‌شود.
لکه‌های ستاره‌ای نمی‌توانند مدل را نجات دهند: برای این جهش‌ها، چهار ستاره از هشت ستاره همین حالا هم به صفر لکه نیاز دارند، و یک ستاره نمی‌تواند کمتر از هیچ لکه داشته باشد.
شاهدی سنگین
نویسندگان آزمودند که نتیجه تا چه حد شکننده است. اگر مدل‌های ستاره‌ای شعاع‌ها را به‌طور نظام‌مند 1 درصد بیش از واقع برآورد کنند، رد کردن ضعیف‌تر می‌شود اما باقی می‌ماند. آن‌ها همچنین خاطرنشان می‌کنند که یک ستاره، J2343+29، بخش بزرگی از وزن را بر دوش دارد: بدون آن، رد کردن‌ها به 2.45 و 1.90 سیگما کاهش می‌یابد — باز هم بدون هیچ ترجیحی برای تغییری در گرانش.
این پژوهش تنش هابل را حل نمی‌کند. میدان را تنگ‌تر می‌کند: این دو نسخه از جهشی اخیر در گرانش اکنون با ستاره‌های کهکشان خودمان در تعارض‌اند.