تويت
أعطت الملاحظات الواردة من تلسكوب هابل، التابع لوكالة الفضاء الأمريكية “ناسا” ووكالة الفضاء الأوروبية “غايا”، للباحثين أكثر القياسات دقةً حتى الآن لمعدل توسع الكون.
قام العلماء بقياس المسافات بين المجرات القريبة باستخدام النجوم المُسماة متغيرات Cepheid، والتي لها نمط سطوع موحد.
معدل توسع الكون لدينا يزداد غرابةً.
تستمر البيانات الجديدة في إظهار تباين في مدى سرعة توسع الكون في العوالم المجاورة والمواقع البعيدة.
قال الباحثون في الدراسة أنَّ هذا “التوتر” قد يعني أننا بحاجة إلى مراجعة فهْمنا للفيزياء التي تنظم الكون، والتي يمكن أن تشمل عناصر غريبةً مثل المادة المظلمة والطاقة المظلمة.
أظهرت قياسات جديدة من تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب غايا الفضائي معًا؛ أن معدل التمدد المجاور يبلغ 73.5 كيلومتر في الثانية لكل ميغا بارسك. وهذا يعني أنه بالنسبة لكل 3.3 مليون سنة ضوئية، تكون مجرة بعيدة عن الأرض، يبدو أنها تتحرك بسرعة 73.5 كيلومتر في الثانية بشكل أسرع.
كيف يمكن للكون أن يتوسع بشكل أسرع من سرعة الضوء؟
لكن الكون الأكثر بعدًا في الخلفية، وفقًا للقياسات السابقة من تلسكوب بلانك، يتحرك بشكل أبطأ نوعًا ما عند 67 كيلومترًا (41.6 أميال) في الثانية لكل ميغا بارسك.
في الواقع، يزداد التناقض اتساعًا بين نوعي القياسات مع قيام الباحثين بتحسين عملهم.
تُظهر البيانات الجديدة وجود فجوة أوسع بين القياسات التي يبلغ حجمها أربعة أضعاف حجم عدم التيقن المشترك بينهما، وهي قيمة تعكس مستوى ثقتهم في النتائج؛ كما قال أعضاء الفريق في بيان.
قال المؤلف الرئيسي آدم ريس، عضو بارز في هيئة العلوم في معهد تلسكوب الفضاء للعلوم في بالتيمور، وهو أيضًا أستاذ في علم الفلك والفيزياء بجامعة جونز هوبكنز: «في هذه المرحلة من الواضح أنه ليس خطأ فادحًا في أي قياس واحد».
أضاف ريس: «يبدو الأمر كما لو كنت تتنبأ بمدى طول القامة التي سيصبح بها الطفل من بداية نموه، ثم وجدت أن الشخص البالغ قد تجاوز التنبؤ بكثير. نحن في غاية الحيرة».
النجوم المتغيرة والأشعة الخلفية:
وفقًا للبيان، يتوسع الكون و يتسارع في توسعه، لأسباب غير مفهومة بشكل جيد. يقترح بعض العلماء أن هذا يرجع إلى مساهمات من المادة المظلمة والطاقة المظلمة، وهي أشكال غامضة من المادة والطاقة لا يمكن رؤيتها إلا من خلال تأثيرها على أشياء أخرى.
ويقترح الآخرون أنه قد يكون هناك نوع غير مكتشف من الجسيمات دون الذرية المسؤولة عن التوسع.
أجرى هابل وغايا قياساتهما من خلال فحص متغيرات Cepheid، وهو نوع من النجوم يتوهج ويخفت في نمط يمكن التنبؤ به.
يتيح هذا النمط للعلماء معرفة المسافة التي تفصلنا عن هذه النجوم. ثم يتم استخدام البيانات لقياس معدل التوسع في الكون، والذي يُسمى أيضًا ثابت هابل، ويُستخدم هذا الثابت أيضًا لتقدير عمر الكون، ما يجعله معادلةً أساسيةً لعلماء الفلك.
على الرغم من ذلك، ركز بلانك على ما كان يبدو عليه الكون بعد نحو 360,000 سنة من الانفجار الكبير الذي كون الكون (الذي حدث قبل 13.8 مليار سنة).
تُشكل أصداء الانفجار الكبير ما يشبه توقيعًا لها من الموجات الصغيرة في السماء بأكملها والتي تُسمى خلفية الموجات الصغيرة الكونية.
يقيس بلانك حجم التموجات، التي تُظهر معلومات مثل كمية المادة المُظلمة، وكم المادة الطبيعية الموجودة، ومسار امتداد الكون.
قال ممثلو هيئة العلوم في معهد تلسكوب الفضاء للعلوم في بيان: «هذه القياسات، التي لا تزال قيد التقييم، تسمح للعلماء بالتنبؤ بكيفية تطور الكون المبكر إلى معدل التوسع الذي يمكننا قياسه اليوم؛ و مع ذلك، لا يبدو أن هذه التوقعات تتطابق مع القياسات الجديدة لكوننا المعاصر القريب».
قام ريس وأعضاء فريقه بتحسين قياساتهم لمعدلات التوسع في الكون منذ عام 2005، في إطار مبادرة تُعرف باسم سوبرنوفا H0 لمعادلة الحالة (SHOES).
تحتوي القياسات الأخيرة على درجة من عدم اليقين تبلغ 2.2% فقط، ويرجع ذلك إلى حدٍ كبير إلى إضافة البيانات من غايا؛ وهو تلسكوب أحدث يمكنه رسم خريطة لحركات النجوم بدقة عالية.
كانت مساهمة غايا هي قياس المسافة إلى 50 متغيرًا من Cepheids في مجرة درب التبانة، بينما قاس هابل سطوع Cepheid. وقد سمحت الجهود المشتركة التي بذلها التلسكوبان للعلماء الفلكيين بفحص الـ Cepheids بشكل أكثر دقةً ثم استخدام تلك الـ Cepheids التي تُرى خارج درب التبانة كعلامات للموقع.
يهدف التعاون إلى تقليل نسبة عدم اليقين لدى هابل إلى 1% بحلول عام 2020، ولكن بالنسبة للنتائج الجديدة.
قام العلماء بقياس المسافات بين المجرات القريبة باستخدام النجوم المُسماة متغيرات Cepheid، والتي لها نمط سطوع موحد.
معدل توسع الكون لدينا يزداد غرابةً.
تستمر البيانات الجديدة في إظهار تباين في مدى سرعة توسع الكون في العوالم المجاورة والمواقع البعيدة.
قال الباحثون في الدراسة أنَّ هذا “التوتر” قد يعني أننا بحاجة إلى مراجعة فهْمنا للفيزياء التي تنظم الكون، والتي يمكن أن تشمل عناصر غريبةً مثل المادة المظلمة والطاقة المظلمة.
أظهرت قياسات جديدة من تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب غايا الفضائي معًا؛ أن معدل التمدد المجاور يبلغ 73.5 كيلومتر في الثانية لكل ميغا بارسك. وهذا يعني أنه بالنسبة لكل 3.3 مليون سنة ضوئية، تكون مجرة بعيدة عن الأرض، يبدو أنها تتحرك بسرعة 73.5 كيلومتر في الثانية بشكل أسرع.
كيف يمكن للكون أن يتوسع بشكل أسرع من سرعة الضوء؟
لكن الكون الأكثر بعدًا في الخلفية، وفقًا للقياسات السابقة من تلسكوب بلانك، يتحرك بشكل أبطأ نوعًا ما عند 67 كيلومترًا (41.6 أميال) في الثانية لكل ميغا بارسك.
في الواقع، يزداد التناقض اتساعًا بين نوعي القياسات مع قيام الباحثين بتحسين عملهم.
تُظهر البيانات الجديدة وجود فجوة أوسع بين القياسات التي يبلغ حجمها أربعة أضعاف حجم عدم التيقن المشترك بينهما، وهي قيمة تعكس مستوى ثقتهم في النتائج؛ كما قال أعضاء الفريق في بيان.
قال المؤلف الرئيسي آدم ريس، عضو بارز في هيئة العلوم في معهد تلسكوب الفضاء للعلوم في بالتيمور، وهو أيضًا أستاذ في علم الفلك والفيزياء بجامعة جونز هوبكنز: «في هذه المرحلة من الواضح أنه ليس خطأ فادحًا في أي قياس واحد».
أضاف ريس: «يبدو الأمر كما لو كنت تتنبأ بمدى طول القامة التي سيصبح بها الطفل من بداية نموه، ثم وجدت أن الشخص البالغ قد تجاوز التنبؤ بكثير. نحن في غاية الحيرة».
النجوم المتغيرة والأشعة الخلفية:
وفقًا للبيان، يتوسع الكون و يتسارع في توسعه، لأسباب غير مفهومة بشكل جيد. يقترح بعض العلماء أن هذا يرجع إلى مساهمات من المادة المظلمة والطاقة المظلمة، وهي أشكال غامضة من المادة والطاقة لا يمكن رؤيتها إلا من خلال تأثيرها على أشياء أخرى.
ويقترح الآخرون أنه قد يكون هناك نوع غير مكتشف من الجسيمات دون الذرية المسؤولة عن التوسع.
أجرى هابل وغايا قياساتهما من خلال فحص متغيرات Cepheid، وهو نوع من النجوم يتوهج ويخفت في نمط يمكن التنبؤ به.
يتيح هذا النمط للعلماء معرفة المسافة التي تفصلنا عن هذه النجوم. ثم يتم استخدام البيانات لقياس معدل التوسع في الكون، والذي يُسمى أيضًا ثابت هابل، ويُستخدم هذا الثابت أيضًا لتقدير عمر الكون، ما يجعله معادلةً أساسيةً لعلماء الفلك.
على الرغم من ذلك، ركز بلانك على ما كان يبدو عليه الكون بعد نحو 360,000 سنة من الانفجار الكبير الذي كون الكون (الذي حدث قبل 13.8 مليار سنة).
تُشكل أصداء الانفجار الكبير ما يشبه توقيعًا لها من الموجات الصغيرة في السماء بأكملها والتي تُسمى خلفية الموجات الصغيرة الكونية.
يقيس بلانك حجم التموجات، التي تُظهر معلومات مثل كمية المادة المُظلمة، وكم المادة الطبيعية الموجودة، ومسار امتداد الكون.
قال ممثلو هيئة العلوم في معهد تلسكوب الفضاء للعلوم في بيان: «هذه القياسات، التي لا تزال قيد التقييم، تسمح للعلماء بالتنبؤ بكيفية تطور الكون المبكر إلى معدل التوسع الذي يمكننا قياسه اليوم؛ و مع ذلك، لا يبدو أن هذه التوقعات تتطابق مع القياسات الجديدة لكوننا المعاصر القريب».
قام ريس وأعضاء فريقه بتحسين قياساتهم لمعدلات التوسع في الكون منذ عام 2005، في إطار مبادرة تُعرف باسم سوبرنوفا H0 لمعادلة الحالة (SHOES).
تحتوي القياسات الأخيرة على درجة من عدم اليقين تبلغ 2.2% فقط، ويرجع ذلك إلى حدٍ كبير إلى إضافة البيانات من غايا؛ وهو تلسكوب أحدث يمكنه رسم خريطة لحركات النجوم بدقة عالية.
كانت مساهمة غايا هي قياس المسافة إلى 50 متغيرًا من Cepheids في مجرة درب التبانة، بينما قاس هابل سطوع Cepheid. وقد سمحت الجهود المشتركة التي بذلها التلسكوبان للعلماء الفلكيين بفحص الـ Cepheids بشكل أكثر دقةً ثم استخدام تلك الـ Cepheids التي تُرى خارج درب التبانة كعلامات للموقع.
يهدف التعاون إلى تقليل نسبة عدم اليقين لدى هابل إلى 1% بحلول عام 2020، ولكن بالنسبة للنتائج الجديدة.