ناسا/وكالة الفضاء الأوروبية/وكالة الفضاء الكندية/STScI/A. الأرز (جو)
أجرى علماء الفلك قياسات جديدة ثابت هابلوهو مقياس لمدى سرعة توسع الكون، من خلال الجمع بين البيانات من تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب جيمس ويب الفضائي. ووفقاً لنتائجهم، أكدت قيمة الثابت دقة قياسات هابل السابقة أحدث ورقة ما يسمى بـ “توتر هابل” الذي نشر في مجلة The Astrophysical Journal Letters له آثار على التناقض طويل المدى في القيم التي تم الحصول عليها من خلال طرق الرصد المختلفة.
كان هناك وقت اعتقد فيه العلماء أن الكون ثابت، لكن ذلك تغير مع نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين. نشر ألكسندر فريدمان مجموعة من المعادلات في عام 1922 تظهر أن الكون قد يتوسع بالفعل، وقام جورج لوميتر لاحقًا بإنتاج اشتقاق مستقل للوصول إلى نفس النتيجة. وأكد إدوين هابل هذا التوسع ببيانات الرصد في عام 1929. قبل ذلك، حاول أينشتاين تعديل النظرية النسبية العامة بإضافة ثابت كوني لاشتقاق كون مستقر من نظريته؛ بعد اكتشاف هابل. تقول الاسطورةوأشار إلى هذا الجهد باعتباره أكبر خطأ له.
كما ذكرنا سابقًا، فإن ثابت هابل هو مقياس لتوسع الكون معبرًا عنه بوحدات كيلومتر في الثانية لكل ميجابارسيك. لذلك، في كل ثانية، كل ميجابارسيك من الكون يتوسع بعدد معين من الكيلومترات. هناك طريقة أخرى للتفكير في الأمر من حيث وجود جسم ثابت نسبيًا على بعد مليون فرسخ فلكي: في كل ثانية، يكون على بعد عدة كيلومترات.
كم عدد الكيلو مترات؟ هذه هي المشكلة هنا. يستخدم العلماء بشكل أساسي ثلاث طرق لقياس ثابت هابل: النظر في مدى سرعة تحرك الأجسام القريبة، وقياس موجات الجاذبية الناتجة عن تصادم الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية، والانحرافات الصغيرة في شفق الانفجار الكبير. الخلفية الكونية الميكروية (CMB). ومع ذلك، أساليب مختلفة تأتي مع قيم مختلفة. على سبيل المثال، أنتجت عمليات رصد المستعرات الأعظم البعيدة قيمة MBC تبلغ 73 كم/ث، بينما أنتجت قياسات CMP باستخدام القمر الصناعي بلانك قيمة MBC تبلغ 67 كم/ث.
في العام الماضي، أجرى الباحثون قياسًا ثالثًا مستقلاً لتوسع الكون من خلال مراقبة سلوك المستعر الأعظم ذي العدسات الجاذبية، حيث يعمل التشوه في الزمكان الناجم عن جسم ضخم كعدسة لتكبير جسم ما في الخلفية. أفضل التوافقات بين تلك النماذج انتهى بها الأمر إلى ما دون قيمة ثابت هابل الذي تم الحصول عليه من الإشعاع CMB، وكان الفرق ضمن الخطأ الإحصائي. وكانت القيم القريبة من تلك التي تم الحصول عليها من قياسات المستعرات الأعظمية الأخرى سيئة للغاية بالنسبة للبيانات. كانت هذه الطريقة جديدة، مع قدر كبير من عدم اليقين، ولكنها قدمت طريقة مستقلة لاشتقاق ثابت هابل.
ناسا/وكالة الفضاء الأوروبية/وكالة الفضاء الكندية/STScI/A. الأرز (جو)
كتب جون تيمر، محرر Ars Science: “لقد قمنا بقياسها باستخدام معلومات من الخلفية الكونية الميكروية وحصلنا على قيمة”. “لقد قمنا بقياسها باستخدام المسافة الظاهرية للأجسام الموجودة في الكون الحالي وحصلنا على قيمة تختلف بنحو 10 بالمائة. وبقدر ما يستطيع أي شخص أن يقول، لم يكن هناك خطأ في القياسات، ولم تكن هناك طريقة واضحة. اجعلهم يوافقون على ذلك”. “. إحدى الفرضيات هي أن الكون المبكر تعرض لفترة وجيزة لنوع من “الركلة” من الجاذبية التنافرية (أقرب إلى مفهوم الطاقة المظلمة)، ثم توقف بشكل غامض واختفى. لكن هذه تظل فكرة تأملية، وإن كانت مثيرة للفيزيائيين.
هذا القياس الأخير يخلق تأكيد العام الماضي كانت قياسات هابل لمعدل التوسع دقيقة، على الأقل بالنسبة للدرجات القليلة الأولى من “سلم المسافة الكونية” استنادًا إلى بيانات الويب. ولكن لا يزال هناك احتمال لحدوث أخطاء غير مكتشفة، والتي يمكن أن تصبح أعمق (وبالتالي تستغرق وقتًا أطول)، خاصة بالنسبة لقياسات سطوع النجوم البعيدة التي تُرى في الكون.
لذلك قام فريق جديد بإجراء ملاحظات إضافية للنجوم القيفاوية المتغيرة – ما مجموعه 1000 نجم في خمس مجرات مضيفة على بعد يصل إلى 130 مليون سنة ضوئية – وربطها ببيانات هابل. تلسكوب ويب قادر على رؤية الغبار بين النجوم، مما جعل صور هابل الخاصة لتلك النجوم ضبابية ومتداخلة لدرجة أن علماء الفلك تمكنوا بسهولة من التمييز بين النجوم الفردية.
وأكدت النتائج كذلك دقة بيانات هابل. “لقد قمنا الآن بتوسيع النطاق الكامل لما لاحظه هابل، ويمكننا أن نستبعد بثقة أكبر أن خطأ القياس هو سبب توتر هابل.” قال المؤلف المشارك ورئيس الفريق آدم رايس، فيزيائي في جامعة جونز هوبكنز. “إن الجمع بين ويب وهابل يمنحنا أفضل ما في العالمين. وبينما نتسلق سلم المسافة الكونية، نجد أن قياسات هابل أكثر موثوقية. ومع استبعاد أخطاء القياس، هناك احتمال حقيقي ومثير بأننا حصلنا على الكون خطأ..”
رسائل مجلة الفيزياء الفلكية، 2024. DOI: 10.3847/2041-8213/ad1dd (حول معرفات الهوية الرقمية).
