هناك فراغات في الكون ، ولا يمكننا رؤيتها بشكل صحيح. وهذا شيء جيد.
هذه الفراغات - فجوات عملاقة وغير منتظمة في الفضاء خالية من المجرات - موجودة في جميع أنحاء الكون. ولكن ، لأنها فارغة ، لا يستطيع الفلكيون مراقبتها مباشرة. بدلاً من ذلك ، يكتشفونها عن طريق رسم خرائط للمجرات عبر الفضاء ، ثم وضع علامة على المناطق الواقعة بين هذه المناطق. ومع ذلك ، من وجهة نظرنا على الأرض ، تبدو كل هذه الفراغات مشوهة.
تظهر هذه المناطق ممتدة في بعض الأماكن وتضغط في أماكن أخرى. هذا نتيجة "انزياح الأحمر" للمجرات على حدودها ، وهو تشوه بصري ناجم عن حركة هذه الأنظمة: عندما تتحرك بعيدًا عن العارض (أبناء الأرض ، في هذه الحالة) ، يبدو أن أطوال الموجات للمجرات تتسع لتصبح حمراء أكثر ؛ سيبدو أولئك الذين يتحركون نحونا أكثر زرقاء كلما كانت أقصر موجاتهم أقصر. الطاقة المظلمة هي الاسم الذي أعطاه علماء الفلك لقوة غير مرئية تمدد كوننا وتتسبب في تحرك المجرات بعيدًا عن بعضها البعض.
تبين أن هذا التشويه شيء جيد ، وفقًا لورقة نشرت في 9 يوليو في مجلة Physical Review D. حتى الآن ، اعتمد الباحثون على قياسات دقيقة للانزياحات الحمراء للمجرات الفردية لمعرفة سرعة توسع الكون ، و في المقابل ، مقدار الطاقة المظلمة الموجودة لدفع هذا التوسع. ولكن تبين أن قياس تشوهات الفراغات أسلوب أكثر دقة ، مما يسمح للباحثين بتضييق هذا التوسع بشكل أكبر.
قال سيشادري ناداثور ، الباحث في جامعة بورتسموث في المملكة المتحدة ، والمؤلف الرئيسي للصحيفة: "ما نقيسه بالفعل هو التشويه في مواقع المجرات حول المناطق الخالية". "الشيء الرائع في الفراغات هو أنها مناطق في الفضاء يمكننا من خلالها تحديد حركات المجرة بدقة بالغة".
ذلك لأن الرياضيات اللازمة لتحديد حركات المجرات بدقة تصبح أبسط بكثير داخل هذه الفراغات ، حسبما قال ناداثور لـ Live Science. (في هذه الحالة ، درس فريق البحث الفراغات التي تبعد 5.5 مليار سنة ضوئية عن الأرض).
وقال "تتحرك المجرات بسبب الجاذبية التي تدفعها نحو مناطق المادة الزائدة ، والمشكلة بشكل عام هي أن نظريتنا عن الجاذبية - النسبية العامة لأينشتاين - معقدة للغاية ، ومن الصعب حل المعادلات تمامًا". "لذا في معظم الأحيان في علم الكونيات ، نستخدم التقريبات - المعروفة باسم" نظرية الاضطراب "- للمساعدة في جعل المشكلة قابلة للتتبع. تعمل نظرية الاضطراب هذه في المناطق الخالية بشكل أفضل بكثير من المناطق التي يوجد بها الكثير من المادة ، لذلك التنبؤات أسهل في صنعها وأكثر دقة في الفراغات. "
والنتيجة النهائية لهذه الدقة المضافة هي أنه باستخدام التقنية الرائدة في هذه الورقة ، يمكن للعلماء إجراء تقديرات أكثر دقة لمعدل تمدد الكون ، والتأكيد بشكل أفضل على أن معدلات التمدد الملحوظة تتماشى مع النظريات المفضلة لعلماء الفلك لماذا تمدد يحدث . تؤدي النتيجة الجديدة أيضًا إلى تقييد نطاق بعض النظريات البديلة التي تطفو حولها. ووفقًا لناداتور ، فإن أفضل القياسات السابقة لحركة المجرة فعلت كل هذا أيضًا ، ولكن أقل أربع مرات تقريبًا.
جاءت أفضل القياسات السابقة للانزياحات الحمراء للفراغات المجرية من دراسة للسماء تسمى مسح باريون التذبذب الطيفي (BOSS). اعتمد قياس الفراغ والتشويه هذا أيضًا على بيانات BOSS ، ولكنه تحسن بشكل كبير على استنتاجاته بتطبيق تقنية التحليل الجديدة هذه على البيانات من BOSS.
تطابق القياس المحسن لتوسع الكون مع النظريات الموجودة حول كيفية عمل الطاقة المظلمة في الكون ، كتب الباحثون في الورقة: أننا نعيش في كون "مسطح" مع طاقة مظلمة ثابتة تقود توسعه. وقال ناداثور: "من خلال تجميع نتائجنا مع نتائج تقنية BAO ، يمكننا الحصول على قياس أفضل بكثير لمعدل التوسع الكوني قبل 5.5 مليار سنة أو ما شابه". "وهذا بدوره مهم للغاية لأنه يخبرنا عن الطاقة المظلمة التي كانت تقوم بها خلال تلك الفترة ، بالإضافة إلى أشياء أخرى مثل انحناء الفضاء - وهو ما يجعلنا علماء الكون متحمسين."
وأشار الباحثون أيضًا في الورقة إلى أن هناك العديد من الجهود القادمة لمسح السماء بدقة أكبر من BOSS ، من أجل فهم الطاقة المظلمة بشكل أفضل. وكتب الباحثون أن هذه التقنية نفسها يجب أن تحسن بشكل كبير دقة تلك الاستطلاعات أيضًا.
