كشفت وكالة ناسا أن “شيئا غريبا” يحدث مع كيفية توسع كوننا ولا يمكن تفسيره بالفيزياء الحالية.
وأظهرت البيانات المأخوذة من تلسكوب هابل الفضائي وجود تناقض كبير بين معدل تمدد الكون الحالي مقارنة بالمعدل بعد الانفجار العظيم مباشرة.
وأكمل المرصد المداري الأيقوني لتوه ماراثونا دام 30 عاما من جمع البيانات. وباستخدام هذه المعلومات، تمكن هابل بعد ذلك من تحديد أكثر من 40 “علامة ميل” للمكان والزمان لمساعدة العلماء على قياس معدل تمدد الكون بشكل أكثر دقة.
ومع ذلك، قالت وكالة الفضاء الأمريكية إنه كلما زادت دقة هذه الإجراءات، أشارت إلى حدوث “شيء غريب”.
ويبقى سبب هذا التناقض لغزا. لكن بيانات هابل، التي تشمل مجموعة متنوعة من الأجسام الكونية التي تعمل كنقاط علام، تدعم فكرة أن شيئا غريبا يحدث، وربما ينطوي على فيزياء جديدة تماما، كما قال مسؤولو ناسا.
وعكف الخبراء على دراسة معدل توسع الكون منذ عشرينيات القرن الماضي باستخدام قياسات قام بها علماء الفلك إدوين ب. هابل وجورج لميتر.
وعندما ابتكرت ناسا تلسكوبا فضائيا كبيرا في السبعينيات، كان أحد المبررات الأساسية للتكلفة والجهد التقني غير العادي هو القدرة على حل Cepheids – النجوم التي تضيء وتخفت بشكل دوري، والتي تُرى داخل مجرتنا درب التبانة والمجرات الخارجية.
ولطالما كانت Cepheids هي المعيار الذهبي لعلامات الميل الكونية منذ أن اكتشف عالم الفلك هنريتا سوان ليفيت فائدتها في عام 1912.
ولحساب مسافات أكبر بكثير، يستخدم علماء الفلك نجوما متفجرة تسمى المستعرات الأعظمية من النوع Ia. ومجتمعة، قامت هذه الأجسام ببناء “سلم المسافة الكونية” عبر الكون وهي ضرورية لقياس معدل تمدد الكون، يسمى “ثابت هابل” تيمنا بإدوين هابل.
وهذه القيمة حاسمة لتقدير عمر الكون وتوفر اختبارا أساسيا لفهمنا للكون.
ويمكن استخدامه للتنبؤ بمدى سرعة تحرك جسم فلكي بعيدا عن الأرض على مسافة معروفة، على الرغم من أن القيمة الحقيقية لثابت هابل لا تزال قيد المناقشة.
ومنذ ما يقرب من 25 عاما، اكتشف علماء الفلك أيضا الطاقة المظلمة، والتي تصفها وكالة ناسا بأنها “قوة دافعة غامضة تسرع من توسع الكون”.
وقاس البحث الجديد الذي أجراه تلسكوب هابل الفضائي 42 من العلامات الرئيسية للمستعر الأعظم – أكثر من ضعف العينة السابقة لعلامات المسافة الكونية.
ومع ذلك، عندما بدأت في جمع المعلومات حول توسع الكون، ظهر تناقض.
وتشير قياسات هابل إلى أن المعدل يبلغ حوالي 45 ميلا (73 كيلومترا) لكل ميغا برسيك، ولكن عند أخذ ملاحظات الكون العميق في الاعتبار، فإن هذا يتباطأ إلى حوالي 42 ميلا (67.5 كيلومترا) لكل ميغا برسيك.
ويعرف ميغا برسيك بأنه قياس للمسافة يساوي مليون برسيك فلكي، أو 3.26 مليون سنة ضوئية.
ويشير هذا إلى أن تطور الكون وتوسعه أكثر تعقيدا مما كنا أدركناه، وأن هناك المزيد لنتعلمه حول كيفية تغير الكون.
وقالت ناسا إن علماء الفلك “في حيرة” لمعرفة سبب وجود قيمتين مختلفتين، لكنهم اقترحوا أنه قد يتعين علينا إعادة التفكير في الفيزياء الأساسية.
وقال آدم ريس الحائز جائزة نوبل، من معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) وجامعة جونز هوبكنز في بالتيمور: “إنك تحصل على أدق مقياس لمعدل توسع الكون من المعيار الذهبي للتلسكوبات وعلامات الميل الكونية”. ويقود تعاونا علميا يبحث في معدل توسع الكون يسمى SHOES، والذي يرمز إلى مستعر أعظم H0، لمعادلة حالة الطاقة المظلمة.
وقال ريس: “هذا ما تم بناء تلسكوب هابل الفضائي من أجله، باستخدام أفضل التقنيات التي نعرفها للقيام بذلك”.
ومن المحتمل أن يكون هذا هو أعظم ما قام به هابل، لأنه سيستغرق 30 عاما أخرى من حياة هابل لمضاعفة حجم العينة.
وقال ريس إنه من الأفضل رؤية معدل التوسع ليس لقيمته الدقيقة في وقته، ولكن لتداعياته.
وأضاف: “لا يهمني ما هي قيمة التوسع على وجه التحديد، لكني أحب استخدامها للتعرف على الكون”.
وتأمل ناسا الآن في الحصول على مزيد من الوضوح حول توسع الكون بمساعدة تلسكوب جيمس ويب الفضائي، الذي تم إطلاقه في ديسمبر من العام الماضي. ويجب أن يسمح للعلماء برؤية معالم جديدة أبعد من ذلك وبدقة أفضل.
