اكتشف العلماء أن الكون المحلي ربما يتوسع بشكل أبطأ مما كان يعتقد سابقًا. هذا الاكتشاف، الذي تم في بحثين منفصلين، يمكن أن يخفف أحد أكثر الصداع إثارة للقلق في علم الكونيات، وهو توتر هابل.
ال ثابت هابل – سميت على اسم إدوين هابل، عالم الفلك الذي اكتشف في أوائل القرن العشرين أن الكون يتوسع – هو المعدل الذي يحدث به هذا التوسع.
ال توتر هابل ينشأ من حقيقة أن مراقبة الكون المحلي توفر قيمة مختلفة لثابت هابل عن تلك المشتقة باستخدام خلفية الميكروويف الكونية (CMB) — أول ضوء للكون، والذي أشرق بعد وقت قصير من ظهوره الانفجار العظيم. يأخذ علماء الفلك قياسات الإشعاع CMB ثم يتقدمون باستخدام النموذج القياسي لعلم الكونيات، وهو ما يسمى نموذج لامبدا للمادة المظلمة الباردة (LCDM).
يستمر المقال أدناه
وقد استمر هذا التناقض حتى بعد أن أصبحت تقنيتا القياس المنفصلتان أكثر دقة. إنه أمر مثير للقلق لأنه يشير إلى أن بعض العناصر الحاسمة في الفيزياء مفقودة من وصفتنا للكون. ومن هنا يشير العديد من علماء الفلك إلى الحاجة إلى طريقة ثالثة للمساعدة في سد هذا التفاوت، أو على الأقل إلقاء بعض الضوء على سبب وجوده.
تقترح دراستان جديدتان طريقة جديدة لقياس التوسع في الكون المباشر من خلال تحليل حركة مجموعتين من المجرات القريبة. المجرات داخل هذه المجموعات ترتبط ببعضها البعض في وقت واحد عن طريق الجاذبية المتبادلة ويتم جرها بعيدًا عن طريق التدفق الكوني الناجم عن تمدد الفضاء الذي تم تضمينها فيه.
وكلا النتيجتين تشير إلى ذلك الكون يتوسع بشكل أبطأ في محيطنا مما كان متوقعا في السابق. لا يقتصر الأمر على أن هذه التقنية تجعل قياسات ثابت هابل في الكون القريب أقرب إلى تلك التي تم إجراؤها باستخدام نموذج CMB ونموذج LCDM، ولكنها تشير أيضًا إلى أن أقل المادة المظلمة هناك حاجة لشرح الملاحظات الكونية وديناميكيات المجرات.
هالة أم لا؟
توصلت الفرق إلى استنتاجاتها من خلال فحص مجموعتين من المجرات – مجموعة قنطورس A (واحدة من الأقرب إلينا، باستثناء مجموعة قنطورس A). درب التبانةالمجموعة المحلية) ومجموعة M81. بدلاً من استخدام ملاحظات النوع Ia القريب المستعرات الأعظم أو الحفرية الكونية للضوء الأول للكون المتمثلة بـ CMB لقياس ثابت هابل، واستخدم الباحثون حركة هذه المجرات المجمعة في ظل عمل التوازن بين التأثير الجذاب للجاذبية والتأثير التنافر لتوسع الكون.
ووجد علماء الفلك أن العشرات من المجرات الصغيرة التي تشكل مجموعة قنطورس A لا تهيمن عليها في الواقع المجرة الإهليلجية العملاقة التي تحمل الاسم نفسه. بل إن هذه المجرة تشكل في الواقع ثنائية مع مجرة المجموعة M83.
كان من المفهوم بالفعل أن مجموعة M81 تحتوي على مجرات ثنائية (M81 وM82) في قلبها. وكشف البحث الجديد أنه على الرغم من أن هيكل هذه المجموعة منظم بدقة، إلا أن المنطقة الداخلية تبلغ حوالي مليون شخص سنة ضوئية يميل بنحو 34 درجة بالنسبة لمحيطه الأوسع. على مسافة حوالي 10 ملايين سنة ضوئية، يتوافق اتجاه المجموعة M81 مع بنية المادة الضخمة التي تشبه الصفيحة والتي تصل إلى مجموعة القنطور A.
واكتشف فريقا العلماء أيضًا أنه بالإضافة إلى تقاسم مجموعتي المجرات بيئة مماثلة، فإن كتل المجرات الأكثر سطوعًا في هذه المجموعات تمثل معظم الكتلة الإجمالية. وهكذا، يمكن اعتبار حركات جميع المجرات داخل التجمعات نتيجة للتفاعل بين تأثير الجاذبية لهذه المجرات الساطعة والتدفق الكوني للكون المتوسع.
وهذا يعني أنه، خلافًا لتنبؤات المحاكاة الكونية، لا يجب أن تكون مجموعات المجرات مدمجة في هالة واسعة وشاملة من المادة المظلمة تمارس تأثيرها الجاذبي.
ماذا يعني هذا بالنسبة لثابت هابل؟
يتم قياس ثابت هابل بالكيلومترات في الثانية لكل ميجابارسك (km/s/Mpc)، حيث يعادل 1 ميجابارسك حوالي 3.3 مليون سنة ضوئية. في الوقت الحالي، عندما يقوم الباحثون بحساب معدل توسع الكون باستخدام المستعرات الأعظم المحلية من النوع Ia، يحصلون على ثابت هابل يبلغ 73 كم/ث/ميغاباسكال. ومع ذلك، عندما يتم حساب ثابت هابل باستخدام الإشعاع CMB، يحسب الفيزيائيون قيمة أقل تبلغ 68 كم/ثانية/ميجابرك.
توصلت الفرق المشاركة في هذا البحث إلى قيمة ثابت هابل تبلغ 64 كم/ث/ميغابارسك. وهذا يعني ضمنيًا للباحثين أن جزءًا من توتر هابل ناتج عن الأساليب التي يستخدمها العلماء لقياس ثابت هابل. قد يعني هذا أنه ليس هناك حاجة لعنصر إضافي غير معروف حاليًا في الكون لتبديد توتر هابل؛ يمكننا إكمال هذه الوصفة الكونية بالمكونات المتوفرة لدينا.
وبطبيعة الحال، لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن يقلب هذا الأسلوب النماذج القائمة. مع تطبيق هذه التقنية على مجموعتين محليتين فقط من المجرات، لا بد أن يكون توتر هابل بمثابة صداع لفترة أطول قليلاً على الأقل.
ستكون الخطوة التالية لهذا البحث هي تطبيق تقنية دراسة مجموعة المجرات على منطقة أوسع من الفضاء داخل كوننا المحلي. قد يصبح هذا ممكنًا عندما تصبح عمليات رصد مجموعات المجرات على مسافات أكبر متاحة في إصدار البيانات التالي من التلسكوب الطيفي متعدد الأجسام بطول 4 أمتار (4MOST).
تم نشر بحث الفريق عبر ورقتين في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.
التعليقات