السياسية – وكالات :

لأكثر من قرن من الزمان ، عرف علماء الفلك أن الكون يتوسع منذ الانفجار العظيم خلال الثمانية بلايين سنة الأولى ، كان معدل التمدد ثابتًا نسبيًا لأنه تم إعاقته بفعل قوة الجاذبية.

ومع ذلك ، بفضل بعثات مثل تلسكوب هابل الفضائي ، أدرك علماء الفلك منذ ذلك الحين أنه منذ ما يقرب من 5 مليارات سنة ، كان معدل التوسع يتسارع.

وبينما يصر البعض على أن قوة الجاذبية ربما تغيرت بمرور الوقت، وهذه فرضية مثيرة للجدل لأنها تعني أن نظرية النسبية العامة لأينشتاين (التي تم التحقق من صحتها تسع طرق من الأحد) خاطئة.

ولكن وفقًا لدراسة جديدة أجرتها مؤسسة ( تعاون مسح الطاقة المظلمة)Dark Energy Survey (DES) Collaboration الدولية ، فإن طبيعة الجاذبية ظلت كما هي طوال تاريخ الكون بأكمله.

وتأتي هذه النتائج قبل وقت قصير من إرسال تلسكوبين فضائيين من الجيل التالي ( نانسي جريس رومان وإقليدس ) إلى الفضاء لإجراء قياسات أكثر دقة للجاذبية ودورها في التطور الكوني.

ويضم DES Collaboration باحثين من جامعات ومعاهد في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وكندا وتشيلي وإسبانيا والبرازيل وألمانيا واليابان وإيطاليا وأستراليا والنرويج وسويسرا.

وتم تقديم نتائجهم للسنة الثالثة في المؤتمر الدولي لفيزياء الجسيمات وعلم الكونيات (COSMO’22) ، الذي انعقد في ريو دي جانيرو من 22 إلى 26 أغسطس.

وتمت مشاركتها أيضًا في ورقة بعنوان ” نتائج مسح الطاقة المظلمة للعام الثالث: القيود المفروضة على امتدادات Lambda CDM مع ضعف العدسة وتكتل المجرات ” التي ظهرت في مجلة الجمعية الفيزيائية الأمريكية Physical Review D.

وتصف نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، التي وضع اللمسات الأخيرة عليها في عام 1915 ، كيف يتغير انحناء الزمكان في وجود الجاذبية.

ولأكثر من قرن ، تنبأت هذه النظرية بدقة بكل شيء تقريبًا في عالمنا ، من مدار عطارد وعدسات الجاذبية إلى وجود الثقوب السوداء .

ولكن بين الستينيات والتسعينيات ، تم اكتشاف تناقضين دفع علماء الفلك للتساؤل عما إذا كانت نظرية أينشتاين صحيحة. أولاً ، لاحظ علماء الفلك أن تأثيرات الجاذبية للهياكل الضخمة (مثل المجرات والعناقيد المجرية) لا تتوافق مع كتلتها المرصودة.

وأدى هذا إلى ظهور نظرية مفادها أن الفضاء مليء بكتلة غير مرئية تتفاعل مع مادة “طبيعية” (تُعرف أيضًا باسم “مضيئة” أو مرئية) عبر الجاذبية. وفي الوقت نفسه ، أدى التوسع الملحوظ في الكون (وكيف يخضع للتسارع) إلى ظهور نظرية الطاقة المظلمة ونموذج Lambda Cold Dark Matter (Lambda CDM).

والمادة المظلمة الباردة عبارة عن تفسير حيث تتكون هذه الكتلة من جسيمات كبيرة بطيئة الحركة بينما تمثل لامدا الطاقة المظلمة. من الناحية النظرية ، تشكل هاتان القوتان 95 في المائة من إجمالي محتوى الطاقة الشامل في الكون ، ومع ذلك فشلت جميع المحاولات للعثور على دليل مباشر عليهما.

والبديل الوحيد الممكن هو أن النسبية بحاجة إلى تعديل لمراعاة هذه التناقضات. لمعرفة ما إذا كان هذا هو الحال ، استخدم أعضاء DES تلسكوب Victor M. Blanco الذي يبلغ ارتفاعه 4 أمتار في مرصد Cerro Telolo Inter-American في تشيلي لمراقبة المجرات التي تصل إلى 5 مليارات سنة ضوئية.

وكانوا يأملون في تحديد ما إذا كانت الجاذبية قد تغيرت خلال الخمسة مليارات سنة الماضية (منذ بدء التسارع) أو على مسافات كونية. كما استشاروا بيانات من تلسكوبات أخرى ، بما في ذلك القمر الصناعي بلانك التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، والذي كان يرسم خرائط الخلفية الكونية الميكروويف (CMB) منذ عام 2009.

ولقد أولىوا اهتمامًا وثيقًا لكيفية احتواء الصور التي رأوها على تشوهات دقيقة بسبب المادة المظلمة (عدسات الجاذبية). كما أوضحت الصورة الأولى الصادرة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ، يمكن للعلماء استنتاج قوة الجاذبية من خلال تحليل مدى تشويه عدسة الجاذبية للزمكان.

وحتى الآن ، قام DES Collaboration بقياس أشكال أكثر من 100 مليون مجرة ، وجميع الملاحظات تتطابق مع ما تنبأت به النسبية العامة . الخبر السار هو أن نظرية أينشتاين لا تزال قائمة ، ولكن هذا يعني أيضًا أن لغز الطاقة المظلمة لا يزال قائماً في الوقت الحالي.

ولحسن الحظ ، لن يضطر علماء الفلك إلى الانتظار طويلاً قبل توفر بيانات جديدة وأكثر تفصيلاً. أولاً ، هناك مهمة إقليدس التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، المقرر إطلاقها بحلول عام 2023 على أبعد تقدير. ستعمل هذه المهمة على رسم خريطة هندسة الكون ، بالنظر إلى 8 مليارات سنة في الماضي لقياس تأثيرات المادة المظلمة والطاقة المظلمة.

وبحلول مايو 2027 ، سينضم إليها تلسكوب نانسي جريس الروماني الفضائي التابع لناسا ، والذي سيعود إلى الوراء لأكثر من 11 مليار سنة. ستكون هذه المسوحات الكونية الأكثر تفصيلاً التي تم إجراؤها على الإطلاق ، ومن المتوقع أن توفر الدليل الأكثر إقناعًا (أو ضد) نموذج Lambda-CDM.

كما قالت الكاتبة المشاركة في الدراسة Agnès Ferté ، التي أجرت البحث كباحثة ما بعد الدكتوراه في مختبر الدفع النفاث ، في بيان صحفي حديث لوكالة ناسا : “لا يزال هناك مجال لتحدي نظرية الجاذبية لأينشتاين ، حيث تصبح القياسات أكثر دقة. ولكن لا يزال أمامنا الكثير لنفعله قبل أن نكون مستعدين لإقليدس ورومان. لذلك من الضروري أن نواصل التعاون مع العلماء في جميع أنحاء العالم حول هذه المشكلة كما فعلنا مع Dark Energy Survey. ”

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الملاحظات التي قدمها ويب لأقدم النجوم والمجرات في الكون ستسمح لعلماء الفلك بتخطيط تطور الكون من فتراته الأولى. هذه الجهود لديها القدرة على الإجابة على بعض الألغاز الأكثر إلحاحًا في الكون.

ويتضمن ذلك كيف تتطابق النسبية والكتلة المرصودة وتوسع الكون ، ولكن يمكن أيضًا أن توفر نظرة ثاقبة حول كيفية تفاعل الجاذبية والقوى الأساسية الأخرى للكون (كما هو موضح في ميكانيكا الكم) – نظرية كل شيء (ToE).

وإذا كان هناك شيء واحد يميز العصر الحالي لعلم الفلك ، فهو الطريقة التي تجتمع بها المسوحات طويلة المدى وأدوات الجيل التالي لاختبار ما كان مادة نظرية حتى الآن.

ومن المؤكد أن الاختراقات المحتملة التي يمكن أن تؤدي إليها ستسعدنا وتشوشنا. لكن في النهاية ، سيحدثون ثورة في الطريقة التي ننظر بها إلى الكون.