بينما ينفجر كوننا في كل اتجاه مثل بالون غير قابل للتدمير – بفضل الطاقة المظلمة، وهي قوة مخفية تمامًا عن العين البشرية – ديلون براوت هو عالم فيزياء فلكية يحاول فهم كل ذلك.
بروت التمنيات لكشف النقاب عن العلاقة الغريبة الموجودة بين الكون غير المرئي والمرئي، وفهم كيفية تدفق نسيج الزمكان، وربما الكشف أخيرًا عن الحقيقة حول ما يتسبب في ظهور الكون إلى الخارج بشكل أسرع وأسرع يومًا بعد يوم.
للقيام بذلك، يقوم بجمع المستعرات الأعظم.
ومع ذلك، عند اختيار المستعرات الأعظم التي يجب إضافتها إلى الرف، فإن بروت لا يهتم بها جميعًا. تنقسم هذه الانفجارات النجمية عادة إلى قسمين رئيسيين فئات: النوع 2 والنوع 1 أ. يريد بروت النوع 1a، وأسبابه بسيطة للغاية:
وقال لموقع Space.com: “إنها ليست جميعها متماثلة تمامًا، لكنها متشابهة جدًا”.
متعلق ب: ما مدى سرعة توسع الكون؟ يمكن لبيانات المستعر الأعظم الجديدة أن تساعد في تحديد ذلك
في جوهر الأمر، لحل كل أسرار الفضاء المذكورة أعلاه، تحتاج إلى قياس بعض المسافات على المقاييس الكونية. عندها فقط يمكنك أن تعرف، على سبيل المثال، إلى أي مدى وبأي سرعة الطاقة المظلمة يبدو أن أجبرت فضاء لتوسيع. قم بالحساب العكسي من هناك، وربما تتعلم شيئًا عن طبيعة الطاقة المظلمة نفسها أيضًا. ومع ذلك، لقياس مثل هذه المسافات الكبيرة والمفاهيم المراوغة، وسبر مدى المسافة التي يمكننا رؤيتها إلى الوراء وإلى أي مدى تسافر هذه النقطة إلى الوراء، لا تزال بحاجة إلى شيء أساسي مثل المسطرة.
لحسن الحظ، نظرًا لأنها موحدة جدًا من حيث السطوع والسلوك العام، فإن المستعرات الأعظم من النوع 1أ تشبه القراد سنة ضوئية-مساطر طويلة تغوص في الفضاء. في الواقع، يحب علماء الفلك أن يطلقوا عليها اسم “الشموع القياسية” لهذا السبب. إنها منارات مثالية ترشدنا أثناء معايرة معادلاتنا والبحث عن بعض الإجابات. كلما كان لدينا أكثر، كلما كان ذلك أفضل.
بحثًا عن الكفاءة والدقة، يملأ بروت موقعه سوبر نوفا جمعها عن طريق استخدام خوارزميات التعلم الآلي التي تستكشف بقوة أكبر عدد ممكن من النوع 1أ. (هناك سبب آخر يجعل توحيد النوع 1أ مفيدًا. فالخوارزميات المتسقة تحب الاتساق.)
إنه جزء من تعاون مسح الطاقة المظلمة، و مسبقا في هذا الشهرأعلن الفريق أن خوارزمياتهم تمكنت من اكتشاف 1500 من هذه العلامات الطبيعية المضيئة خلال خمس سنوات فقط. هذه صفقة كبيرة جدًا. بالنسبة للسياق، يقول بروت إن العلماء استغرقوا 30 عامًا من البحث المنتظم عن النوع 1أ (ويعرف أيضًا باسم، من خلال استخدام مطياف موثوق) للعثور على إجمالي 1500 موضوع سابق. حصلت DES على نفس النتيجة خلال حوالي السادس من ذلك الإطار الزمني.
قال بروت: “أحد الأشياء الرئيسية التي جعلت DES مميزًا للغاية هو أنه غطى مساحة كبيرة في السماء”، مضيفًا أنه يثق في خوارزمياته بما يكفي ليقول إنه ليس هناك حاجة إلى التحقق من نفس المعلمات بشكل أو بآخر.
لكن الأمور على وشك التصعيد بشكل كبير.
على الرغم من أن DES أنتج كمية هائلة من النوع 1a، فإن الأداة المرتبطة به، كاميرا الطاقة المظلمة، غطت 30 درجة مربعة فقط من السماء. يقول بروت إن هذا جزء صغير نسبيًا. أدخل: مرصد روبن.
أو بشكل أكثر تحديدًا، المسح القديم للمكان والزمان الذي سيتم إنشاؤه جزئيًا باستخدام كاميرا LSST المتطورة بدءًا من العام المقبل.
“سوف يقوم LSST بمراقبة كامل الجنوب الذي يمكن ملاحظته سماء الليلقال بروت. “سوف تنتقل من DES لاكتشاف 1500 إلى LSST لاكتشاف مليون تنبيه، وسنعمل على تصفية ذلك، على أمل، باستخدام التعلم الآلي والخوارزميات الأخرى للحصول على عدد قليل من 100000 مستعر أعظم من النوع 1a. “
سؤال محدد في انتظار الإجابة عليه
ولحسن الحظ مرة أخرى، أصبح مرصد روبين رسميًا في طريقه إلى البناء بالكامل في وقت لاحق من هذا العام، وسيبدأ LSST رحلته في وقت مبكر إلى منتصف المقبل من قمة قمة تشيلي، حسبما قال فيكتور كرابيندام، مدير مشروع بناء المرصد خلال المؤتمر. الاجتماع 243 للجمعية الفلكية الأمريكية في يناير 2024. وقال: “لقد مرت حوالي 10 سنوات على مرحلة البناء الفعلية”. “الشمس تغرب ونحن نقترب.”
وفي الواقع، لدى بروت بالفعل لغزًا محددًا ينتظر حله باستخدام LSST.
مع إعلانهم عن 1500 مستعر أعظم من النوع 1a هذا الشهر، أكد بروت وزملاؤه الباحثون نوعًا ما ما نعرفه حاليًا عما يسمى “الثابت الكوني”، والذي يمكنك اعتباره القيمة التي تمثل الطاقة المظلمة في معادلات توسع الكون. إنه يمثل جزء التسارع الذي لا تستطيع الفيزياء العادية تفسيره بشكل كامل. قد يبدو هذا “التأكيد” مخيبا للآمال في البداية، لكنه يعد تقدما جيدا إلى حد ما. وهذا يعني أن إحدى الحسابات الأكثر دقة لتوسع الكون تخبرنا أننا ربما نكون على حق بشأن كل ما نعرفه عن الطاقة المظلمة حتى الآن.
وربما يكون الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن عمل الفريق ألمح إلى نمط غريب أيضًا. “لدينا قسم في الورقة يجمع كل المسابر المتاحة للطاقة المظلمة، وليس فقط المستعرات الأعظم، وما نراه هو أن الكثير منها يشير إلى قيمة أكبر قليلاً من “معادلة حالة” الطاقة المظلمة مما يعني أنه ليس ثابتًا كونيًا.”
بمعنى آخر، هذا يعني أنه لا توجد قيمة لتمثيل الطاقة المظلمة. ربما تكون مرنة.
قال بروت: “إحدى الفوائد الرئيسية التي نحصل عليها من تحليل LSST الجديد هو أننا نحصل على عدد أكبر بكثير من المستعرات الأعظم في الكون القريب، وذلك لأننا نغطي مساحة كبيرة من السماء”. “إذا فكرت في الأمر، فإن الكون القريب هو كذلك الكون ذلك، بسبب سرعة الضوء، نحن نرى المجرات أقرب بكثير مما هي عليه اليوم. إذا كنت تنظر إلى الكون البعيد فإنك ترى الكون عندما كان أصغر سناً بكثير.”
ويوضح أن هذا أمر مهم، لأنه يعتقد أن تأثير الطاقة المظلمة هو الأقوى في الكون الحديث. لماذا؟ وهنا يصبح الأمر غريبًا حقًا.
وقال بروت: “نعتقد أن الطاقة المظلمة هي خاصية للفضاء نفسه”. “هذا هو ما يجسده الثابت الكوني، والذي يشبه طاقة الفضاء الفارغ.”
وبالتالي، إذا كانت الطاقة المظلمة خاصية للفضاء الفارغ، فهذا يعني أن هناك طاقة مظلمة في الكون اليوم أكثر مما كانت عليه في الماضي. وذلك لأن الكون يتوسع، وبالتالي يخلق المزيد من “الفضاء”.
وقال بروت: “نعتقد أنه لا يضعف مع توسع الكون، وهذا يعني أنه بالنسبة لكمية المادة في الكون و المادة المظلمة في الكون، تحصل على المزيد والمزيد من الطاقة المظلمة.”
في هذه المرحلة، كما كنت أنا، قد تتساءل: أنا آسف، ماذا؟ اعتقدت أن الكون يحتوي؟ من أين تأتي الطاقة المظلمة الجديدة؟ لا يمكن أن تظهر إلى الوجود، أليس كذلك؟
قال بروت: “هذا هو سؤال المليون دولار”. “هل هي مجرد خاصية للفضاء؟ هل هذه خاصية أساسية للكون؟ أنه مع توسع الفضاء نفسه، ستحصل بطبيعة الحال على المزيد من الطاقة المظلمة معه؟”
وللوصول إلى الجزء السفلي من هذا، سيكون لدينا قريبًا كاميرا بملايين الدولارات في انتظارنا.
المرصد الذهبي لعام 2025
هناك أربع خطوات رئيسية متبقية قبل أن يتمكن بروت من البدء في حساب الأيام التي سبقت أول ضوء لـ LSST. أولاً، يجب على فريق روبن تجهيز بعض المرايا الرئيسية للانطلاق. بعد ذلك، يجب على الطاقم الحصول على الزجاج اللازم لتلسكوب سيموني – الذي يقال إنه طار خلال الاختبارات دون حتى المكون الزجاجي المناسب – وتركيب الكاميرا المخصصة للتشغيل بعد ذلك. وأخيرًا، فإن كاميرا LSST التي تبلغ قيمتها حوالي 200 مليون دولار، والتي يتم تجميعها حاليًا على الساحل الغربي، سوف تحصل على مكانها.
قال كرابندام لموقع Space.com: “لا يزال يتعين عليك نقل ذلك من كاليفورنيا إلى القمة. إنها أداة دقيقة للغاية. إنها مميزة بمعنى أنها كاميرا بقيمة 200 مليون دولار – لا يمكن استبدالها”.
وقال “إنها كاميرا ضخمة”. “إنها 3.2 جيجا بكسل للمستوى البؤري.”
قصص ذات الصلة:
– يمكن حل ألغاز الكون المظلم بواسطة مرصد روبن
– ما زلنا لا نعرف ما هي المادة المظلمة، ولكن إليك ما ليست كذلك
– يمكن لـ “الفوتونات المظلمة” الافتراضية أن تلقي الضوء على المادة المظلمة الغامضة
واحد جيجا بكسل، للسياق، يساوي مليار بكسل؛ تعمل كاميرا DSLR القياسية بمقاييس ميغابكسل أو ملايين البكسل. لقيادة هذا المنزل حقًا، فكر في كيف أن مليون ثانية هي 12 يومًا؛ مليار ثانية يساوي 31 سنة. لذا… تصور دقة قوة الكاميرا التي تمسح السماء الجنوبية المرئية بأكملها.
ولهذا السبب فإن المرصد، الذي تم بناؤه بحوالي 500 مليون دولار من تمويل مؤسسة العلوم الوطنية وبضعة 100 مليون دولار من تمويل وزارة الطاقة – الأخيرة مهتمة بشكل خاص بدراسات الطاقة المظلمة مثل دراسات براوت – أمر متوقع للغاية.
لذا من المتوقع جدآ.
تحديث 2/1: مليون ثانية تساوي 12 يومًا، وقد تم تحديث هذه المقالة لتعكس ذلك.