بقلم ويل دنهام
واشنطن (رويترز) – تمكن علماء يعملون في إطار تعاون دولي من تتبع كيفية نمو بنية الكون على مدى 11 مليار سنة مضت، مما يوفر الاختبار الأكثر دقة حتى الآن لكيفية سلوك الجاذبية على نطاقات كبيرة للغاية. وما وجدوه هو أنها تعمل كما تنبأ الفيزيائي ألبرت أينشتاين في نظريته الرائدة في النسبية العامة عام 1915.
النتائج التي تم الإعلان عنها يوم الثلاثاء هي جزء من دراسة استمرت سنوات لتاريخ الكون مع التركيز على الطاقة المظلمة، وهي قوة غير مرئية وغامضة تعمل على تسريع التوسع المستمر للكون. استخدم الباحثون عامًا من الملاحظات بواسطة أداة تحليل الطاقة المظلمة (DESI) في مرصد كيت بيك الوطني في أريزونا، والتي يمكنها التقاط الضوء من 5000 مجرة في وقت واحد.
الجاذبية هي إحدى القوى الأساسية في الكون. ربطت نظرية أينشتاين بين المكان والزمان والجاذبية. وترى أن تركيزات الكتلة والطاقة تؤدي إلى انحناء بنية الزمكان، مما يؤثر على حركة أي شيء يمر بالقرب منه.
“تصف نظرية النسبية العامة لأينشتاين حركة الأجسام الضخمة في مجال الجاذبية الذي تخلقه. إنها واحدة من أنجح النظريات الفيزيائية التي لدينا. ومع ذلك، أدى اكتشاف الكون المتسارع إلى اقتراحات ربما تحتاجها النسبية العامة وقال عالم الكونيات بجامعة ميشيغان دراجان هوتيرر، الرئيس المشارك لمجموعة العمل التي فسرت البيانات الكونية لـ DESI: “يجب تعديلها”.
لكن نتائج DESI الجديدة كشفت أن الجاذبية تتصرف كما توقع أينشتاين.
لقد أدى حدث الانفجار الكبير الذي وقع قبل 13.8 مليار سنة إلى نشأة الكون، وهو يتوسع منذ ذلك الحين. وكشف العلماء في عام 1998 أن هذا التوسع كان يتسارع بالفعل، وأن الطاقة المظلمة هي السبب المفترض.
وركزت النتائج الجديدة لـ DESI على نمو ما يسمى بالبنية الكونية، والتي يعود تاريخها إلى الوقت الذي كان فيه الكون حوالي 20% من عمره الحالي. يشير هذا إلى التنظيم واسع النطاق للمادة، حيث لا يتم توزيع المجرات وعناقيد المجرات وحتى عناقيد المجرات العملاقة بشكل عشوائي في الكون، بل تشكل شبكة كونية – شبكات متشابكة من الخيوط والجدران – مع وجود فراغات هائلة بينهما.
وينتج هذا الهيكل عن قوة جذب المادة في جميع أنحاء الكون.
واستند التحليل الجديد إلى ملاحظات DESI لما يقرب من 6 ملايين مجرة ونواتها المضيئة، والتي يعود تاريخها إلى 11 مليار سنة.
كشف علماء معهد DESI في أبريل عن أكبر خريطة ثلاثية الأبعاد للكون وأعلنوا عن نتائج تشير إلى أن الطاقة المظلمة قد لا تكون قوة غير قابلة للتغيير، بل هي قوة ديناميكية تتطور بمرور الوقت. ركزت هذه النتائج على سمة محددة لكيفية تجمع المجرات. وقد وسع التحليل الجديد النطاق.
وقال عالم الفيزياء الفلكية مصطفى إسحاق بوشاكي من جامعة تكساس في دالاس، والرئيس المشارك لفريق البحث: “تظهر بيانات DESI لدينا أنها تتفق مع نظرية أينشتاين للجاذبية ولكنها لا تزال تفضل الطاقة المظلمة الديناميكية – وإيجادها في وقت واحد هو أمر جديد”. مجموعة العمل.
وأضاف إسحاق بوشاكي: “يبدو أن الطاقة المظلمة ديناميكية وضعيفة. وهذا يغير مستقبل تطور الكون، الذي لا يحتاج إلى التسارع إلى الأبد في توسعه”. “إن التلميح القوي بأن الطاقة المظلمة ديناميكية هو أهم اكتشاف منذ اكتشاف التسارع الكوني في عام 1998.”
تشتمل محتويات الكون على المادة العادية – النجوم والكواكب والغاز والغبار وجميع الأشياء المألوفة على الأرض، بما في ذلك الأشخاص والفشار – بالإضافة إلى المادة المظلمة، وهي مادة غير مرئية قد تشكل حوالي 27% من الكون، والمواد المظلمة الطاقة والتي قد تمثل 68% من الكون.
وقال هوتيرر: “الطاقة المظلمة هي المسؤولة عن التوسع المتسارع للكون. والطبيعة الفيزيائية للطاقة المظلمة غير معروفة في الوقت الحاضر”.
ويبدو أن النتائج الجديدة تدعم النموذج القياسي الحالي لعلم الكون الذي يتضمن نظرية النسبية العامة.
وقال هوتيرر: “إن التحقق مما إذا كان النموذج القياسي هو النموذج الصحيح بالفعل هو في طليعة أبحاث علم الكونيات”.
يضم تعاون DESI أكثر من 900 باحث من أكثر من 70 مؤسسة حول العالم، ويديره مختبر لورانس بيركلي الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية. تم نشر البحث الجديد على مستودع arXiv عبر الإنترنت قبل مراجعة النظراء.
(تقرير بقلم ويل دونهام، تحرير روزالبا أوبراين)