شيء ما ليس صحيحًا تمامًا في الكون. على الأقل بناءً على كل ما يعرفه الفيزيائيون حتى الآن. النجوم والمجرات والثقوب السوداء وجميع الأجرام السماوية الأخرى تندفع بعيداً عن بعضها البعض بشكل أسرع بمرور الوقت. وجدت القياسات السابقة في الجوار المحلي للكون أن الكون ينفجر إلى الخارج أسرع مما كان عليه في البداية. لا ينبغي أن يكون هذا هو الحال ، استنادًا إلى أفضل واصف للكون للعلماء.
إذا كانت قياساتها لقيمة تعرف باسم ثابت هابل صحيحة ، فهذا يعني أن النموذج الحالي يفتقد فيزياء جديدة حاسمة ، مثل الجسيمات الأساسية غير المحسوبة ، أو شيء غريب يحدث مع المادة الغامضة المعروفة باسم الطاقة المظلمة.
الآن ، في دراسة جديدة ، نشرت في 22 يناير في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية ، قام العلماء بقياس ثابت هابل بطريقة جديدة تمامًا ، مؤكدين أن الكون يتوسع الآن بشكل أسرع الآن مما كان عليه في الأيام الأولى.
"شيء مثير للاهتمام يحدث"
لشرح كيف تحول الكون من بقعة صغيرة ساخنة وكثيفة من بلازما الشوربة إلى الامتداد الشاسع الذي نراه اليوم ، اقترح العلماء ما يعرف بنموذج لامدا الباردة المادة المظلمة (LCDM). يضع النموذج قيودًا على خصائص المادة المظلمة ، وهي نوع من المادة التي تمارس سحب الجاذبية ولكنها لا تنبعث منها الضوء ، والطاقة المظلمة ، والتي يبدو أنها تعارض الجاذبية. يمكن لـ LCDM إعادة إنتاج بنية المجرات والخلفية الكونية الميكروية بنجاح - أول ضوء للكون - بالإضافة إلى كمية الهيدروجين والهيليوم في الكون. لكنه لا يستطيع تفسير سبب تمدد الكون بشكل أسرع الآن عما كان عليه في وقت مبكر.
وهذا يعني إما أن نموذج LCDM خاطئ أو أن قياسات معدل التوسع خاطئة.
وتهدف الطريقة الجديدة إلى تسوية الجدل حول معدل التوسع أخيرًا ، حسبما قال سيمون بيرر ، الباحث في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، والمؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة ، لـ Live Science. حتى الآن ، تؤكد القياسات المستقلة الجديدة التناقض ، مما يشير إلى الحاجة إلى فيزياء جديدة.
من أجل تثبيت ثابت هابل ، استخدم العلماء في السابق عدة طرق مختلفة. استخدم البعض سوبرنوفا في الكون المحلي (الجزء القريب من الكون) ، واعتمد البعض الآخر على السيفيد ، أو أنواع النجوم التي تنبض وتومض بانتظام في السطوع. لا يزال آخرون درسوا إشعاع الخلفية الكونية.
استخدم البحث الجديد تقنية تتضمن ضوءًا من الكوازارات - المجرات شديدة السطوع التي تعمل بالثقوب السوداء الهائلة - في محاولة لكسر رابطة العنق.
"بغض النظر عن مدى دقة التجربة ، يمكن أن يكون هناك دائمًا بعض التأثير المدمج في أنواع الأدوات التي يستخدمونها لإجراء هذا القياس. لذلك عندما تأتي مجموعة على هذا النحو وتستخدم مجموعة مختلفة تمامًا من الأدوات ... وقال آدم ريس ، الحائز على جائزة نوبل والباحث في معهد علوم تلسكوب الفضاء وجامعة جونز هوبكنز ، إنه يحصل على نفس الإجابة ، ثم يمكنك أن تستنتج بسرعة أن هذه الإجابة ليست نتيجة لبعض التأثير الجدي في التقنيات. وقال ريس ، الذي لم يكن مشاركًا في الدراسة ، لـ Live Science: "أعتقد أن ثقتنا تتزايد بوجود شيء مثير حقًا".
رؤية مزدوجة
إليك كيفية عمل التقنية: عندما يمر الضوء من الكوازار إلى مجرة متداخلة ، تتسبب الجاذبية من المجرة في أن ينحني الضوء قبل ان يضرب الأرض. تصرفت المجرة مثل العدسة لتشويه ضوء الكوازار إلى نسخ متعددة - غالبًا ما تكون نسختان أو أربع اعتمادًا على محاذاة النجوم الزائفة فيما يتعلق بالمجرة. كل من هذه النسخ قطعت مسارًا مختلفًا قليلاً حول المجرة.
لا تلمع النجوم الزائفة عادة بشكل ثابت مثل العديد من النجوم. بسبب سقوط المواد في الثقوب السوداء المركزية ، تتغير درجة السطوع على مقياس ساعات إلى ملايين السنين. وبالتالي ، عندما يتم عدسة صورة الكوازار إلى نسخ متعددة بمسارات ضوئية غير متساوية ، فإن أي تغيير في سطوع الكوازار سيؤدي إلى وميض دقيق بين النسخ ، حيث يستغرق الضوء من نسخ معينة لمسة أطول للوصول إلى الأرض.
من هذا التناقض ، يمكن للعلماء تحديد مدى بعدنا عن كل من المجرة النجمية و الكوازار. ولحساب ثابت هابل ، قارن الفلكيون بعد ذلك تلك المسافة بالانزياح الأحمر للكائن ، أو التحول في أطوال موجات الضوء نحو الطرف الأحمر من الطيف (الذي يوضح مدى تمدد ضوء الجسم مع تمدد الكون).
تم دراسة الضوء من الأنظمة التي تنشئ أربع صور أو نسخ من الكوازار في الماضي. ولكن ، في الورقة الجديدة ، أثبت Birrer ومعاونوه بنجاح أنه من الممكن قياس ثابت هابل من الأنظمة التي تخلق صورة مزدوجة فقط للكوازار. هذا يزيد بشكل كبير من عدد الأنظمة التي يمكن دراستها ، والتي ستسمح في النهاية بقياس ثابت هابل بشكل أكثر دقة.
قال Birrer لـ Live Science: "صور الكوازارات التي تظهر أربع مرات نادرة جدًا - ربما يكون هناك فقط 50 إلى 100 عبر السماء كلها ، وليست كلها مشرقة بما يكفي ليتم قياسها". "ومع ذلك ، فإن الأنظمة ذات العدسات المزدوجة تكون أكثر تواترا بحوالي خمسة."
النتائج الجديدة من نظام ذي عدسة مزدوجة ، إلى جانب ثلاثة أنظمة أخرى رباعية العدسات تم قياسها سابقًا ، قدرت قيمة ثابت هابل عند 72.5 كيلومترًا في الثانية لكل ميجا باسكال ؛ هذا يتفق مع قياسات الكون المحلي الأخرى ، لكنه لا يزال أعلى بنسبة 8 في المائة تقريبًا من القياسات من الكون البعيد (الكون الأقدم ، أو المبكر). مع تطبيق التقنية الجديدة على المزيد من الأنظمة ، سيتمكن الباحثون من إدخال الاختلاف الدقيق بين قياسات الكون البعيد (أو المبكر) والكون المحلي (الأحدث).
"المفتاح هو الانتقال من نقطة نقول فيها ، نعم ، هذه الأشياء لا توافق ، إلى الحصول على مقياس دقيق للغاية للمستوى الذي لا يوافقون عليه ، لأنه في النهاية سيكون ذلك هو الدليل الذي يسمح قال ريس لـ Live Science: "أن نقول ما يجري".
يساعد قياس هابل كونستانت بشكل دقيق العلماء على فهم أكثر من مجرد سرعة تحليق الكون. القيمة ضرورية في تحديد عمر الكون والحجم المادي للمجرات البعيدة. كما أنه يعطي أدلة لعلماء الفلك حول كمية المادة المظلمة والطاقة المظلمة الموجودة هناك.
أما بالنسبة لتفسير ما يمكن أن تفسره الفيزياء الغريبة عن عدم تطابقها في قياسات معدل التمدد ، فهذا هو الطريق الصحيح.
