اكتشاف "دليل مباشر" عن تخلخل النظرة إلى الجاذبية في الكون

دراسة لأحد علماء الفلك قد تغير الرؤى الأساسية لعلوم الفيزياء والفضاء

أنتوني كاثبرتسون
زعم أحد العلماء اكتشاف "خلل في الجاذبية" يدعونا للتشكيك في فهمنا الجوهري للعالم وتكوينه.
وفي التفاصيل أن رائد الفضاء كيو- هيون شاي من جامعة سيجونغ في كوريا الجنوبية اكتشف هذا الأمر أثناء دراسة أنظمة النجوم الثنائية binary star systems، وهو مصطلح يشير إلى وجود شمسين [النجوم هي شموس] في حالة ترابط تجعلهما يدوران حول بعضهما بعضاً.
[توجد الكرة الأرضية ضمن نظام نجم أحادي، وتدور مع مجموعة من الكواكب السيارة حول الشمس. وفي نظم النجوم الثنائية، تمسك كل شمس بمجموعة من الكواكب السيارة التي تدور حولها، وفي الوقت نفسه، تدور حول نجم آخر له وضعية مماثلة].
ويبدو أن ملاحظاته تتعارض مع أنماط الجاذبية التي نعرفها، وقد وضع أسسها العالمان الشهيران إسحاق نيوتن وألبرت آينشتاين.
[وضع نيوتن أساس الفيزياء الميكانيكية التقليدية فيما أرسى آينشتاين نظرية النسبية العامة والخاصة. وتفسر النظريتان طرق تصرف الجاذبية على الأرض وفي الكون. ويشار إلى أن النظرية الكمومية Quantum Theory تتعارض مع رؤيتي نيوتن وآينشتاين].
وبالتالي، تقدم دراسة العالِم الكوري أدلة تساند نظرية اقترحت للمرة الأولى في ثمانينيات القرن العشرين، قد تستطيع تفسير هذا الخلل.
إذ كشف تحليل البيانات التي جمعها تليسكوب الفضاء "غايا" Gaia التابع لوكالة الفضاء الأوروبية عن حدوث مجموعة من التسارعات في حركة النجوم في الأنظمة الشمسية الثنائية، وهو أمر لا يتناسب مع نماذج الجاذبية المعروفة.
وتحديداً، يترافق حدوث تسارع بأقل من 0.1 نانومتر في الثانية المربعة، مع حدوث انحراف في مدار النجمين عن ما يتوقع وفق قانون الجاذبية العالمي لنيوتن ونظرية آينشتاين للنسبية العامة.
[يستخدم مفهوم الثانية المربعة Squared Seconds في قياس التسارع الذي تتضمن معادلاته تربيع السرعة. وببساطة، إذا احتسبت السرعة بقسمة المسافة على الثانية 1/S، فإن التسارع يحتسب بقسمة المسافة على تربيع الثانية، أي إنها مضروبة بنفسها 1/S2، أي ثانية مربعة].
عوضاً عن ذلك، يؤسس البروفيسور شاي لنظرية عن نمط في الجاذبية يطلق عليه اسم "ديناميكية نيوتن المعدلة" Modified Newtonian Dynamics، واختصاراً "موند" MOND بوسعه شرح سبب قصور الأطر النظرية السابقة عن تفسير ذلك النوع من حركات النجوم [الانحرافات التي رصدها مرصد غايا في مدارات النظم الشمسية الثنائية].
في دراسة بحثية بعنوان "تخلخل جاذبية نيوتن- آينشتاين المعيارية عند التسارع المنخفض في الديناميات الداخلية للنجوم الثنائية الكبيرة ونشرت في مجلة "استروفيزيكس جورنال" The Astrophysics Journal، كتب البروفيسور شاي "يمثل هذا الانحراف دليلاً مباشراً عن تخلخل مبدأ الجاذبية المعيارية عند التسارع الضعيف".
ويدعو البحث الذي أجراه إلى التشكيك في وجود المادة المظلمةDark Matter وظواهر فضائية غريبة أخرى استخدمت عادةً لتبرير الاختلال في معايير نيوتن– آينشتاين.
وخلصت الدراسة إلى أن "البيانات تكشف عن دليل واضح وقوي على تخلخل نظرية نيوتن – آينشتاين المعيارية عن الجاذبية، عند التسارع الضعيف" [أي إن نظريات نيوتن وآينشتاين لا تستطيع تفسير ذلك التسارع الضئيل الذي رصد في مدارات شموس النظم الثنائية].
وأضافت الدراسة، "الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن الميل العام لهذا الخلل [بمعنى درجة تكرره في النظم النجمية الثنائية] في الجاذبية ومدى قوته، يتناغمان مع ما توقعته نظرية ديناميكية نيوتن المعدلة [موند]".
ويتوقع البروفيسور شاي بأن تتأكد نتائجه وتصقل عبر مجموعة بيانات أوسع في المستقبل، ما قد يؤدي إلى ثورة جديدة في عالم الفيزياء.
وفي هذا السياق، ذكر عالم الفيزياء النظرية موردخاي ميلغروم، من معهد وايزمان الإسرائيلي، الذي اقترح نمط ديناميكية نيوتن المعدلة قبل 40 سنة، "لقد جاء ما توصل إليه شاي نتيجة تحليل متعمق لأحدث البيانات وهو أمر، بتقديري، نهض به بدقة واحترافية شديدين. ولكن بالنسبة إلى نتائج واسعة النطاق وبعيدة المدى كهذه، نطلب عادةً الحصول على تأكيد من محللين مستقلين، من المفضل أن يتملكوا بيانات مستقبلية أفضل [مما لدينا في الحاضر]". وتابع ميلغروم، "في حال جرى تأكيد هذا الأمر [نتائج البروفيسور شاي] باعتبار أنه تخلخل في ديناميكيات نيوتن، خصوصاً إذا توافق ذلك [التأكيد] بشكل مباشر مع توقعات نظرية نيوتن المعدلة [موند]، فسيترتب على ذلك تداعيات هائلة على الفيزياء الكونية وعلم الفضاء، بل أساسيات علم الفيزياء ككل".
وفي غضون ذلك، أضاف البروفيسور بافيل كروبا في جامعة تشارلز في براغ، "إن التداعيات التي سيتركها ذلك على الفيزياء الفلكية ستكون هائلة"