سر توسع الكون

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

منذ ما يزيد قليلاً عن مائة عام ، لم يكن أحد على كوكبنا يعلم أن الكون يتوسع. ولكن على الرغم من كل المشاكل والمصائب التي جلبها القرن العشرين للبشرية ، كان هذا القرن هو الذي تميز بالتقدم العلمي والتكنولوجي. في فترة زمنية قصيرة للغاية ، تعلمنا المزيد عن العالم والكون أكثر من أي وقت مضى.

اقترح الفيزيائي البلجيكي جورج ليميتر فكرة أن كوننا قد تمدد على مدار الـ 13 أو 8 مليار سنة الماضية في عام 1927. بعد ذلك بعامين ، تمكن عالم الفلك الأمريكي إدوين هابل من تأكيد هذه الفرضية. وجد أن كل مجرة تبتعد عنا وكلما ابتعدت ، كلما حدث ذلك بشكل أسرع. اليوم ، هناك العديد من الطرق التي يمكن للعلماء من خلالها فهم مدى سرعة توسع الكون في الحجم. هذه فقط الأرقام التي يحصل عليها الباحثون في عملية القياس ، في كل مرة يتبين أنها مختلفة. لكن لماذا؟

أكبر لغز في الكون

كما نعلم اليوم ، هناك علاقة وثيقة بين المسافة إلى المجرة ومدى سرعة انحسارها. لذلك ، لنفترض أن مجرة على مسافة 1 ميغا فرسك من كوكبنا (واحد ميغا فرسخ يساوي 3.3 مليون سنة ضوئية تقريبًا) تتحرك بعيدًا بسرعة 70 كيلومترًا في الثانية. والمجرة البعيدة قليلاً ، على مسافة 2 ميغا فرسخ ، تتحرك بسرعة مضاعفة (140 كم / ثانية).

من المثير للاهتمام أيضًا أنه يوجد اليوم طريقتان رئيسيتان لتحديد عمر الكون ، أو علميًا ، ثابت هابل. الفرق بين المجموعتين هو أن مجموعة واحدة من الأساليب تنظر إلى الأشياء القريبة نسبيًا في الكون ، بينما تنظر الأخرى إلى الأشياء البعيدة جدًا. ومع ذلك ، بغض النظر عن الطريقة التي يستخدمها العلماء ، تختلف النتائج في كل مرة. اتضح أننا إما نفعل شيئًا خاطئًا ، أو في مكان ما بعيدًا في الكون ، يحدث شيء غير معروف تمامًا.

في دراسة نُشرت مؤخرًا على خادم ما قبل الطباعة airxiv.org ، استخدم علماء الفلك الذين يدرسون المجرات القريبة طريقة ذكية لقياس توسع الكون تسمى تقلبات سطوع السطح. إنه اسم فاخر ، لكنه يتضمن فكرة بديهية بالفعل.

تخيل أنك تقف على حافة غابة أمام الشجرة مباشرة. نظرًا لأنك قريب جدًا ، لا ترى سوى شجرة واحدة في مجال رؤيتك. ولكن إذا تراجعت قليلاً ، فسترى المزيد من الأشجار. وكلما تقدمت ، ستظهر المزيد من الأشجار أمام عينيك. يحدث نفس الشيء مع المجرات التي يرصدها العلماء بالتلسكوبات ، لكن الأمر أكثر تعقيدًا.

كيف تعرف معدل تمدد الكون؟

للحصول على إحصاءات جيدة ، يرصد علماء الفلك المجرات القريبة إلى حد ما من الأرض ، حوالي 300 مليون سنة ضوئية أو أقرب. ومع ذلك ، عند مراقبة المجرات ، من الضروري مراعاة الغبار والمجرات الخلفية والعناقيد النجمية التي يمكن رؤيتها في الصور الملتقطة باستخدام التلسكوب.

ومع ذلك ، فإن الكون ماكر. منذ تسعينيات القرن الماضي ، لاحظ علماء الفلك أن النجوم المتفجرة البعيدة كانت دائمًا على مسافة أبعد مما تشير إليه القياسات البسيطة. قادهم ذلك إلى الاعتقاد بأن الكون يتوسع الآن بشكل أسرع من ذي قبل ، مما أدى بدوره إلى اكتشاف الطاقة المظلمة - وهي قوة غامضة تسرع من التوسع العالمي.

كما كتب مؤلفو العمل العلمي ، عندما ننظر إلى أشياء بعيدة جدًا ، نراها كما كانت في الماضي ، عندما كان الكون أصغر سنًا.إذا كان معدل تمدد الكون مختلفًا (على سبيل المثال ، منذ 12-13.8 مليار سنة) عما هو عليه الآن (قبل أقل من مليار سنة) ، فيمكننا الحصول على قيمتين مختلفتين لثابت هابل. أو ربما تتمدد أجزاء مختلفة من الكون بمعدلات مختلفة؟

ولكن إذا تغير معدل التوسع ، فإن عمر كوننا ليس كما نعتقد على الإطلاق (يستخدم العلماء معدل تمدد الكون لتتبع عمره). وهذا بدوره يعني أن الكون له حجم مختلف ، مما يعني أن الوقت الذي يستغرقه حدوث شيء ما سيكون مختلفًا أيضًا.

إذا اتبعت هذه السلسلة من التفكير ، فسنجد في النهاية أن العمليات الفيزيائية التي حدثت في الكون المبكر حدثت في أوقات مختلفة. من الممكن أيضًا أن تكون هناك عمليات أخرى متضمنة تؤثر على معدل التوسع. بشكل عام ، هناك نوع من الفوضى. لاحظ مؤلفو الدراسة: "مما يترتب على ذلك إما أننا لا نفهم جيدًا بما فيه الكفاية كيف يتصرف الكون ، أو نقيسه بشكل غير صحيح".

على أي حال ، فإن ثابت هابل هو موضوع مثير للجدل في المجتمع الفلكي. ومع ذلك ، فقد أضافت الدراسة الجديدة المزيد من الأسئلة ، وبالتالي فإن المعركة ضد عدم اليقين ستكون طويلة. يومًا ما ، بالطبع ، سيتغير فهمنا للكون. ولكن عندما يحدث ذلك ، سيتعين على علماء الكونيات البحث عن شيء آخر للجدل حوله. ماذا سيفعلون بالتأكيد.