كتب- رامز يوسف:
لعقود من الزمن، كان العلماء يتصارعون مع ما يُعتبر السؤال الأكثر جوهرية حول الكون: ما مدى سرعة توسع كوننا؟
يؤثر معدل التوسع على كل شيء بدءًا من كيفية تشكل المجرات وحتى كيفية ابتعادها يومًا ما.
يشكل تحديد معدل توسع الكون، وهو رقم يسمى “ثابت هابل”، فهمنا الكامل للكون وعمره ومصيره النهائي.
معضلة التوسع “بسبب توتر هابل”
لسوء الحظ، على الرغم من أن العديد من العقول اللامعة كرست حياتها للعثور على إجابة لهذا اللغز، إلا أن كل من حاول حتى الآن فشل، واصطدم مرارًا وتكرارًا بجدار من الطوب أصبح يُعرف باسم “توتر هابل”.
كان آدم ريس، الفيزيائي بجامعة جونز هوبكنز في بالتيمور، في طليعة هذا النقاش.
وعمل ريس، الذي فاز بجائزة نوبل لاكتشافه أن توسع الكون يتسارع بسبب الطاقة المظلمة، لحل ما يُعرف بتوتر هابل.
لماذا يعد ثابت هابل مهمًا
سمي هذا الثابت على اسم إدوين هابل، الذي لاحظ لأول مرة أن المجرات تبتعد عنا، ويساعدنا هذا الثابت في رسم تاريخ ومستقبل كل ما نراه في السماء الليلية.
كان تحديده بدقة هدفًا رئيسيًا لعلماء الفلك لعقود من الزمان.
عندما أُطلق تلسكوب هابل الفضائي في عام 1990، كان أحد أهدافه الرئيسية تحديد معدل توسع الكون.
قبل هابل، تراوحت تقديرات عمر الكون بشكل كبير من 10 إلى 20 مليار سنة ، وهو تقدير يشير إلى عجز كبير في الوصول إلى الدقة العلمية.
بفضل ملاحظات هابل للنجوم المتغيرة القيفاوية – النجوم التي تنبض على فترات منتظمة وتعمل كعلامات كونية – لدينا الآن عمر أكثر دقة يبلغ حوالي 13.8 مليار سنة.
تلسكوب ويب والفيزياء الجديدة
تساءل بعض العلماء عما إذا كانت التناقضات في القياسات ترجع إلى أخطاء في بيانات هابل. ربما، كما اعتقدوا، كانت الطريقة التي يقيس بها هابل المسافات بها بعض العيوب الخفية.
ثم جاء تلسكوب جيمس ويب الفضائي (ويب)، الذي أطلق وسط ضجة كبيرة كخليفة لهابل. كانت ملاحظات ويب بالأشعة تحت الحمراء للنجوم القيفاوية مطابقة تمامًا لبيانات هابل البصرية.
يشرح ريس: “الجمع بين ويب وهابل يمنحنا أفضل ما في العالمين. نجد أن قياسات هابل تظل موثوقة بينما نصعد أبعد على سلم المسافة الكونية”.
على الرغم من البيانات الجديدة، فإن التوتر بين القياسات لا يزال قائمًا. يؤكد تلسكوبا هابل وويب على معدل توسع الكون، استنادًا إلى ملاحظات الكون المحلي.
وفي الوقت نفسه، تشير الملاحظات من الكون المبكر، مثل تلك التي حصلنا عليها من رسم خرائط قمر بلانك لإشعاع الخلفية الكونية الميكرويفية، إلى معدل آخر.
هذا الأمر يضع علماء الكونيات في حيرة جديدة. هل هناك شيء عن نسيج الفضاء لا نفهمه بعد؟ هل يتطلب حل هذا التناقض فيزياء جديدة، أم أن هناك تفسيرًا آخر؟
نظرية بريندا فراي
في أكتوبر 2024، كما ذكرت وكالة ناسا، اتخذت بريندا فراي من جامعة أريزونا وفريق دولي نهجًا مختلفًا.
استخدموا المستعرات العظمى ذات العدسات الجاذبية لقياس ثابت هابل – وهي طريقة مستقلة عن التقنيات السابقة.
أثناء مراقبة عنقود مكتظ بالمجرات، لاحظوا شيئًا غير عادي. “ما هي تلك النقاط الثلاث التي لم تكن موجودة من قبل؟ هل يمكن أن يكون هذا مستعرًا أعظم؟” تساءل الفريق.
تبين أن هذا المستعر الأعظم من النوع الأول أ، وهو انفجار نجم قزم أبيض، تم تكبيره وتقسيمه إلى صور متعددة بواسطة تأثير العدسة الجاذبية لمجموعة المجرات المتداخلة.
ما هي العدسة الجاذبية؟
تعد العدسة الجاذبية مهمة لهذه التجربة. فالعدسة، التي تتكون من مجموعة من المجرات الواقعة بين المستعر الأعظم وبيننا، تعمل على ثني ضوء المستعر الأعظم إلى صور متعددة.
لا يعمل هذا التأثير على تكبير المستعر الأعظم فحسب، بل يسمح أيضًا للعلماء بقياس التأخيرات الزمنية بين الصور، ما يوفر طريقة أخرى لحساب ثابت هابل.
وأكدت تحليلاتهم أن هذه النقاط تتوافق مع نجم متفجر يتمتع بصفات نادرة.
قدم عمل الفريق قيمة ثابت هابل 75.4 كيلومترًا في الثانية لكل ميجا فرسخ فلكي، بالإضافة إلى 8.1 أو ناقص 5.5. وللتوضيح، فإن ميجا فرسخ فلكي واحد يساوي حوالي 3.26 مليون سنة ضوئية.
“إن نتائج فريقنا مؤثرة: قيمة ثابت هابل تتطابق مع قياسات أخرى في الكون المحلي، وتتعارض إلى حد ما مع القيم التي حصلنا عليها عندما كان الكون شابًا”، كما استنتجت فراي.
أين يتركنا هذا؟
توتر هابل لن يختفي. ربما يخبرنا أن هناك فيزياء جديدة تنتظر اكتشافها.
ربما يحتاج فهمنا للطاقة المظلمة، أو المادة المظلمة، أو القوى الأساسية الأخرى إلى المراجعة.
وأشار ريس إلى أنه “يتعين علينا معرفة ما إذا كنا نفتقد شيئًا ما حول كيفية ربط بداية الكون واليوم الحاضر”.
من الممكن أن تعمل النظريات الجديدة أو التعديلات على النظريات القائمة على سد الفجوة.
هل يمكن أن يكمن الحل في شيء غير متوقع تمامًا؟ ربما يكون هناك جسيم جديد أو قوة تؤثر على معدل التوسع. أو ربما تتغير طبيعة الطاقة المظلمة بمرور الوقت.
تقترح بعض النظريات وجود أبعاد إضافية أو تعديلات على الجاذبية على نطاقات كبيرة. ومن الجدير أيضًا أن نأخذ في الاعتبار أن الكون قد لا يكون موحدًا في جميع الاتجاهات.
إذا كانت هناك اختلافات في كثافة المادة والطاقة عبر مسافات شاسعة، فقد يؤثر هذا على معدلات التوسع بطرق لم نأخذها في الاعتبار بالكامل.
ربما يكون الجميع مخطئين تمامًا ولا وجود للمادة المظلمة؟ أو ربما نبحث في المكان الخطأ – ماذا لو كان من الممكن العثور على الإجابات من خلال البحث عن المادة المظلمة في الصخور على الأرض؟
شيء واحد مؤكد: الكون لا يتخلى عن أسراره بسهولة. لكن هذا جزء من إثارة العلم. كل إجابة تؤدي إلى أسئلة جديدة.
نُشرت الدراسة كاملة في مجلة Astrophysical Journal Letters.
اقرأ أيضا:
