سرعة توسع الكون تتجاوز كل التوقعات
تقع سحابة ماجلان الكبيرة على بعد 200 ألف سنة ضوئية من الأرض ، وهي مجرة تابعة لمجرة درب التبانة ، أي أنها تدور حول الأخيرة. عندما تسحب مجرة درب التبانة سحبها من الغاز ، فإنها تنهار لتولد نجومًا جديدة تضيء سحابة ماجلان الكبيرة بألوان مجيدة مثل المشكال.
كشفت دراسة جديدة عن الغموض الذي يحيط بثابت هابل ، وهو أحد أهم القيم في علم الفلك.
تشير الدلائل الجديدة إلى أن المعدل الحالي للتوسع في الكون قد يكون أكبر من معدل سنواته الأصغر ، وهو اختلاف يدفع العلماء إلى إجراء بحث في القوى الكونية التي قد تلعب دورًا. ، معدل التغيير (9٪ أسرع مما كان متوقعًا) سيجبرنا على إعادة التفكير في بعض الجوانب الأساسية للكون.
النتائج المنشورة في مجلة الفيزياء الفلكية هي الأحدث في الجدل طويل الأمد حول ثابت هابل ، والذي يصف معدل تمدد الكون في أي وقت.
في السنوات الأخيرة ، أظهرت العديد من الدراسات أن قياسات ثابت هابل من الخلفية الكونية الميكروية (أقدم ضوء في الكون ، انبعث 380 ألف سنة بعد الانفجار العظيم) تتعارض مع التقديرات المأخوذة من النجوم الأصغر سنًا ، على سبيل المثال تلك الموجودة في منطقتنا . مجرة درب التبانة ، حتى بعد حساب القوى الكونية الغامضة مثل الطاقة المظلمة التي تسرع تمدد الكون.
يقول المؤلف الرئيسي للدراسة آدم ريس ، عالم الفلك في جامعة جونز هوبكنز الحائز على جائزة ، في عام 2011 من خلال جائزة نوبل في الفيزياء للمساعدة في تسليط الضوء على الطاقة المظلمة جنبًا إلى جنب مع Saul Perlmutter وبريان ب شميدت.
بالنسبة للبعض ، يرجع هذا التناقض إلى الطبيعة غير الكاملة للبيانات ، أو الأخطاء غير المكتشفة التي تحرف التقديرات . ومع ذلك ، استنادًا إلى القياسات الأخيرة لمحيطنا الكوني التي أجراها تلسكوب هابل الفضائي ، يجادل ريس وزملاؤه بأن التناقض ليس حقيقيًا فحسب ، بل إنه أكبر مما يبدو عليه.
في الدراسة الجديدة ، وضع فريق ريس ثابت هابل بقيمة 74.03 كم / ثانية / Mpc (كيلومتر في الثانية لكل ميجا فرسخ) ، زائد أو ناقص 1.42. رقم غير متوافق مع أفضل تقديرات بلانك ، المرصد الفضائي الذي طورته وكالة الفضاء الأوروبية ومؤلف أكثر القياسات دقة حتى الآن للإشعاع الكوني الميكروي. تربط بيانات بلانك ثابت هابل بحوالي 67.4 كم / ثانية / ميغاباسكال ، زائد أو ناقص 0.5. من الناحية الإحصائية ، يكون الاختلاف بين هاتين النتيجتين حوالي 4.4 سيغما ، أو احتمال 1 من 100000 أن هذا الاختلاف يرجع ببساطة إلى الصدفة.
"للتوضيح ، خذ ، على سبيل المثال ، طفلًا يبلغ من العمر عامين وقياس طوله ثم حاول تقدير طوله عندما يكبر. يمكننا بعد ذلك الانتظار حتى يكبر لقياسه مرة أخرى ، "يشرح ريس. إذا ذهب الأمر إلى أبعد من هذا الاستقراء ، فإننا نواجه لغزًا حقيقيًا. هناك شيء خاطئ في فهمنا لكيفية نشأته. »
زمن الكون
يتطلب حساب ثابت هابل وبالتالي معدل تمدد الكون بناءً على حركة النجوم نوعين من البيانات: مدى بعد نجم معين ومدى سرعة تحركه بعيدًا عنا.
لقياس سرعة النجم ، يتتبع علماء الفلك الاختلافات في الضوء المنبعث من ذلك النجم. لقياس المسافة ، يستخدمون أدوات مختلفة تتراوح من الهندسة النقية والبسيطة إلى المراقبة الدقيقة للنجوم المتغيرة التي تسمى Cepheids. يزداد لمعان هذه النجوم وينخفض على فترات منتظمة ، ويرتبط إيقاع هذه النبضات ارتباطًا وثيقًا بالإضاءة العامة للنجم: فكلما كان أكثر إشراقًا ، كانت نبضاته أبطأ.
في فبراير 1997 ، التقط رواد الفضاء على متن مكوك الفضاء ديسكفري هذه الصورة لتلسكوب هابل الفضائي بعد مهمة صيانة لتجهيز التلسكوب بأجهزة جديدة أكثر قدرة.
يمكن لعلماء الفلك استخدام هذه العلاقة كقاعدة. من خلال قياس معدل نبض Cepheids ، يمكنهم استنتاج لمعان النجم ومقارنة هذا اللمعان المطلق بما يلاحظونه ، يمكنهم استنتاج المسافة التي تفصلنا عن هذا النجم. من الممكن أيضًا دمج Cepheids مع ملاحظة بعض الانفجارات النجمية لقياس مسافات أبعد في الكون.
تطلب تطوير هذا "مقياس المسافات الكونية" عدة سنوات من العمل لعلماء الفلك وما زالوا يحاولون جعله أكثر دقة. في هذه الدراسة ، استخدم فريق ريس تلسكوب هابل الفضائي لمسح 70 سيفيدًا من سحابة ماجلان الكبيرة ، وهي مجرة تابعة لنا ذات شكل غير منتظم. سمحت لهم هذه البيانات الجديدة بتقدير المسافات بين الأرض والأجسام في سحابة ماجلان الكبيرة بدقة أكبر ، وبفضل ذلك تمكنوا من استنتاج ثابت هابل بدقة عالية جدًا.
موازنة الحسابات
إذا كانت سرعة تمدد الكون أعلى بالفعل من توقعاتنا ، فسيكون من الضروري إنشاء نظريات فيزيائية جديدة لتفسير هذا الاختلاف. هل الطاقة المظلمة أكثر غرابة أم أكثر نشاطًا مما كنا نظن؟ هل المادة المظلمة أكثر تعقيدًا مما نتوقع؟ هل هناك أي نوع آخر من الجسيمات غير المرئية في الكون مثل النيوترينوات العقيمة التي تتفاعل مع نوع آخر من المادة عن طريق الجاذبية فقط؟
وإذا كان دفتر حساباتنا الكوني في اللون الأحمر حقًا ، فسنضطر إلى الذهاب إلى محاسب خارجي وقد يأتي قريبًا. في عام 2017 ، اكتشف العلماء موجات الجاذبية ، واهتزازات الزمكان ، وإسقاط الضوء بعد اصطدام نجمين نيوترونيين. سمح هذا المسح التاريخي لعلماء الفلك باشتقاق تقدير مستقل لثابت هابل. في الوقت الحالي ، يتم إدراج هذه القيمة بين تقديرات بلانك وتلك التي تم الحصول عليها بفضل مقياس المسافات الكونية.
ومع ذلك ، فإن فعالية استخدام مثل هذه الأحداث مثل "صفارات الإنذار القياسية" لقياس توسع الكون ، تعتمد على عدد تصادمات النجوم النيوترونية التي تم الكشف عنها بواسطة مراصد الموجات الثقالية مثل LIGO. حتى الآن ، اكتشف علماء الفلك حدثًا واحدًا فقط من هذه الأحداث ، ولكن من المحتمل أن يكون LIGO قد اكتشف ثانية في صباح يوم 25 أبريل. ومع ذلك ، فقد ثبت أن تحديد المكان الذي تأتي منه الموجات في السماء أمر صعب ، مما يعقد قياسات المتابعة باستخدام التلسكوبات.
في الوقت نفسه ، يعمل ريس وعلماء الفلك في جميع أنحاء العالم على تحسين دقة قياسهم لثابت هابل على أمل أنه حتى الانحراف البسيط يمكن أن يؤدي إلى أدلة جديدة حول كيفية عمل الكون.
يقول ريس: "وجود اختلاف بنسبة 9٪ أمر مقلق للغاية بالفعل عندما يكون هامش الخطأ 1 أو 2٪". "لدينا انطباع بأن الكون يعلمنا مرارًا وتكرارًا. »
المصدر:مواقع ألكترونية