كتب – رامز يوسف:
لا تزال نظريات ألبرت أينشتاين لوصف العمل التجاذبي للكون المادي في أوائل القرن العشرين، صامدة وقادرة على أن تذهلنا.
فيما يُعد أحد أكبر الاختبارات لنظرية النسبية العامة حتى الآن، رسم فريق ضخم من علماء الفلك خريطة لتوزيع ما يقرب من 6 ملايين مجرة عبر 11 مليار سنة من تاريخ الكون.
الطريقة التي تتجمع بها هذه المجرات معًا على طول خيوط الشبكة الكونية ضد السحب الخارجي لتوسع الكون، والطريقة التي تتطور بها هذه الشبكة بمرور الوقت، تتفق تمامًا مع التنبؤات التي قدمتها نظرية أينشتاين الشهيرة.
ربما تكون أكبر اختبار للنسبية العامة حتى الآن، إذ تغطي معظم تاريخ الكون البالغ 13.8 مليار سنة – ما يعني أن النظرية صامدة على أكبر المقاييس وكذلك أصغرها.
تقول عالمة الكونيات بولين زروق من المركز الوطني الفرنسي للبحوث العلمية: “اختُبرت النسبية العامة بشكل جيد للغاية على نطاق الأنظمة الشمسية، ولكننا كنا بحاجة أيضًا إلى اختبار ما إذا كان افتراضنا يعمل على نطاقات أكبر بكثير”.
“تتيح دراسة معدل تشكل المجرات اختبار النظريات بشكل مباشر، وحتى الآن، نحن نتوافق مع ما تتوقعه النسبية العامة على المقاييس الكونية”، حسب قول بولين.
الجاذبية أساسية للطريقة التي يعمل بها الكون. نحن لا نعرف ما هي أو لماذا هي كذلك، فقط أن الأجسام ذات الكتلة تميل إلى جذب الأجسام الأخرى ذات الكتلة؛ وأن قوة الجذب تتناسب بشكل مباشر مع الكتلة؛ وأنها تغير هندسة الزمكان حول الكتلة.
كما أنها تتصرف مثل الغراء الذي يجذب الكون معًا. تمتد خيوط كبيرة من المجالات الجاذبية التي تولدها المادة المظلمة عبر الكون بأكمله في نوع من الشبكة؛ ومعظم المادة في الكون موزعة على طول خيوط وعقد هذه الشبكة الكونية.
إنها قابلة للتنبؤ بها وقابلة للقياس، وحتى الآن، مقيدة ومحددة بشكل جيد للغاية من خلال نظرية النسبية العامة. لكن العثور على عيوب في النظرية يمكن أن يكشف عن حلول لبعض المشاكل الشائكة بشكل ملحوظ، مثل الاختلافات التي لا يمكن التوفيق بينها وميكانيكا الكم والفيزياء الكلاسيكية. لذلك يواصل العلماء فحصها لمعرفة ما إذا كان محتوى الكون يبدو تمامًا كما تقول النسبية العامة، على جميع المقاييس.
يقودنا هذا إلى أداة التحليل الطيفي للطاقة المظلمة (DESI) بقيادة مختبر لورانس بيركلي الوطني، وهو تعاون دولي ضخم يعمل حاليًا على رسم خريطة للكون المرئي لكشف أكبر أسراره. كان يعمل منذ عام 2019؛ وتستند النتائج الجديدة إلى تحليل مفصل وموسع لعام واحد فقط من البيانات التي جُمعت.
5.7 مليار مجرة
استخدم تعاون DESI هذه البيانات لإجراء مسح دقيق لـ 5.7 مليون مجرة ونجم زائف عبر تاريخ الكون، ورسم خريطة لنموها وتطورها وتوزيعها على طول الشبكة الكونية من الكون المبكر قبل 11 مليار سنة.
واستخدموا نظرية النسبية العامة للتنبؤ بنمو وتوزيع الشبكة الكونية، ووجدوا أن الكون الذي نعيش فيه تصرف بالطريقة التي تقول النسبية أنه ينبغي أن يكون عليها، على نطاق كوني ملحمي. وإذا أضفنا المزيد من الجاذبية، أو قللنا منها، فلن يبدو الكون كما كان بعد الآن.
تأتي النتيجة بعد ورقة بحثية نشرت في وقت سابق من هذا العام، ركزت على قياس معدل توسع الكون على أساس بقايا كونية من الموجات الصوتية التي تجمدت عندما انقشع الضباب الذري الذي ملأ الكون المبكر. وتأمل مجموعة DESI أن تستمر الجهود الجارية في إلقاء الضوء على تطور الكون، وبالتالي القوى الغامضة التي تحركه.
يقول الفيزيائي دراجان هوتيرر من جامعة ميشيجان: “هذه هي المرة الأولى التي ينظر فيها DESI إلى نمو البنية الكونية. نحن نظهر قدرة جديدة هائلة على استكشاف الجاذبية المعدلة وتحسين القيود المفروضة على نماذج الطاقة المظلمة. وهذا ليس سوى قمة جبل الجليد”.
كما وضعت النتائج قيودًا على الحد الأعلى لكتلة النيوترينو، وهو جسيم “شبحي” لدرجة أننا لم نتمكن من وزنه بدقة.
لا يزال المسح مستمرًا، وبحلول الوقت الذي يكمل فيه الجهاز عمله، سيكون قد جمع بيانات عن أكثر من 40 مليون مجرة وكوازار.
من بين أكثر الآمال حماسة أن يساعد في الكشف عن طبيعة المادة المظلمة، ذلك الشيء الغامض غير المرئي المسؤول عن توليد الجاذبية الإضافية في الكون؛ والطاقة المظلمة، ذلك الشيء الغامض غير المرئي المسؤول عن دفع التوسع المتسارع المتغير للكون.
يقول الفيزيائي مارك ماوس من مختبر لورانس بيركلي الوطني وجامعة كاليفورنيا بيركلي: “تشكل المادة المظلمة حوالي ربع الكون، وتشكل الطاقة المظلمة 70% أخرى، ولا نعرف حقًا ما هما”.
“إن فكرة أننا نستطيع التقاط صور للكون ومعالجة هذه الأسئلة الأساسية الكبيرة أمر مذهل”.
الدراسة متاحة على خادم ما قبل الطباعة arXiv.
اقرأ أيضا:
