تمثل الطاقة المظلمة ، الكيان الغامض الذي يهيمن على طاقة الكون ويبدو أنه يسرع من تمدد الكون ، لغزًا كونيًا للعلماء.
باختصار ، ليس لدى علماء الكونيات أي فكرة عن ماهية الطاقة المظلمة حقًا. لذا فهم يصنعون جميع أنواع النماذج الممكنة ، ويستكشفون عواقب المراقبة لتلك النماذج ، على أمل العثور على بعض الأدلة حول ماهية الطاقة المظلمة وكيف تعمل.
الآن ، يقترح بحث جديد أننا ربما وجدنا بالفعل دليلًا على نوع ديناميكي متطور من الطاقة المظلمة ، في شكل الإشعاع المنبعث عند ظهور النجوم الأولى في الكون.
منذ بلايين السنين ، كان الكون أكثر قتامة مما هو عليه اليوم. لقد استغرق الأمر وقتًا حتى تتحد النجوم والمجرات الأولى وتظهر ، وعندما حدثوا ، قاموا بتغيير الكون تمامًا.
متعلق ب: تاريخ الكون من Big Bang حتى الآن في 10 خطوات
قبل تكوين النجوم الأولى ، كان الكون يسيطر عليه ضباب رقيق من الهيدروجين وغاز الهليوم المحايد. تشكل هذا الغاز خلال العصر الخطير المعروف باسم إعادة التركيب ، وهي مرحلة حدثت عندما كان عمر كوننا 380 ألف سنة ، وكان قد برد إلى النقطة التي يمكن أن تصبح فيها البلازما الساخنة محايدة – عندما يمكن للإلكترونات أخيرًا الارتباط بالنواة لتشكيل الذرات الأولى.
عندما اشتعلت النجوم الأولى ، اخترق إشعاعها الشديد الغاز المحايد ، وأعاده إلى حالة البلازما. ولذلك أطلق علماء الكونيات على ظهور النجوم الأولى اسم “الفجر الكوني” وتغير الطور الدرامي اللاحق للكون باسم “عصر إعادة التأين”. وقعت هذه الأحداث بعد حوالي بضع مئات من ملايين السنين من الانفجار العظيم.
ليس لدينا حتى الآن أي قياسات أو خرائط مباشرة للعصر الكوني عندما تشكلت النجوم والمجرات الأولى ، أو لعهد إعادة التأين. التحدي الرئيسي هو أن هذه الأحداث حدثت منذ وقت طويل للغاية ، لذا فإن ضوء تلك النجوم الأولى ضعيف بشكل لا يصدق.
نافذة مفتوحة
لكن هناك نافذة أخرى على حقبة إعادة التأين. يصدر الهيدروجين المحايد إشعاعًا بطول موجي محدد للغاية: 21 سم (8.3 بوصة). هذه ليست إشارة قوية على الإطلاق ، ولكن كان هناك الكثير من الهيدروجين المحايد مرة أخرى في اليوم. لكن هذا الإشعاع انبعث منذ مليارات السنين ، وفي العصور المتداخلة ، توسع الكون ليبلغ حجمه 10 أضعاف حجمه السابق. لقد أدى هذا التمدد إلى تمديد الطول الموجي لذلك الإشعاع البالغ 21 سم ، واليوم ، يمكن اكتشافه الآن في أطوال موجات الراديو.
في عام 2018 ، ادعى فريق من علماء الفلك اكتشاف إشارة 21 سم المنبعثة عندما كان عمر الكون 230 مليون سنة فقط. لكن الإشارة من هذا الإشعاع كانت أقوى من ضعف ما اقترحته الحسابات النظرية. بافتراض أن الملاحظة صحيحة (والتي لا تزال موضع نقاش ، لأن النتيجة لم يتكررها فريق آخر بعد) ، فإنها تشير إلى أن شيئًا ما في فهمنا للتاريخ الكوني المبكر قد توقف.
في الآونة الأخيرة ، اقترح Lu Yin ، عالم الفيزياء الفلكية في مركز آسيا والمحيط الهادئ للفيزياء النظرية في كوريا الجنوبية ، إمكانية جديدة لتفسير النتيجة الغريبة.
ديناميات في الظلام
قصص ذات الصلة
—كيف انكسر “الفجر الكوني” وتشكلت النجوم الأولى
– قد تكون الثقوب السوداء مصدر الطاقة المظلمة الغامضة
– يلتقط علماء الفلك إشارة الراديو من مجرة قديمة على مسافة قياسية
استكشف عمل يين ، الذي نُشر في قاعدة بيانات ما قبل الطباعة arXiv ، نموذجًا يسمى التفاعل مع الطاقة المظلمة في Chevallier-Polarski-Linder ، أو ICPL. في هذا النموذج ، الطاقة المظلمة ليست ثابتًا ثابتًا للكون ولكنها كيان ديناميكي يمكن أن يتغير ويتطور بمرور الوقت ، مما يؤدي إلى تغييرات في معدل تسارع التوسع. لكن هذه القدرة على التطور على الفور تفتح سؤالاً: ما الذي يتحكم في الطريقة التي يمكن أن تتغير بها الطاقة المظلمة؟ استجابة لذلك ، يسمح هذا النموذج للطاقة المظلمة بالتفاعل مع المادة المظلمة ؛ سلوكهم مرتبط ، مما يجعلهم تحت المراقبة مع توسع الكون.
هناك ملاحظات كونية أكثر من إشارة 21 سم. لذا ، للبدء ، قام يين بضبط نموذج ICPL ليلائم الملاحظات الأخرى ، خاصة تلك التي تركز على تاريخ التوسع الحديث للكون. مع وجود نموذج مضبوط في متناول اليد ، قام يين بمحاكاة تطور الكون المبكر. وجد Yin أن نموذج ICPL هذا تسبب في ظهور النجوم والمجرات في وقت أبكر مما كانت عليه في النماذج الكونية القياسية ، مما جعل نموذج ICPL أفضل في حساب الإشارة الغريبة التي يبلغ قطرها 21 سم مقارنة بالنماذج الكونية التقليدية.
هذه نتيجة مثيرة للاهتمام ، لكنها ليست ضربة قوية. لا تزال الملاحظات التي يبلغ طولها 21 سم محل نزاع ، وهناك تفسيرات أخرى محتملة للإشارة الغريبة. ومع ذلك ، يوضح هذا كيف يمكن للعلماء مقاربة مثل هذه الملاحظات ومواصلة الدفع نحو حدود فهم الطاقة المظلمة والمادة المظلمة.