اشترك في النشرة الإخبارية لنظرية Wonder's Wonder Science. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
تشير تلميحات جديدة من واحدة من أكثر الدراسات الاستقصائية شمولاً في الكون حتى الآن إلى أن الطاقة المظلمة الغامضة قد تتطور بطرق يمكن أن تحول كيف يفهم علماء الفلك الكون.
الطاقة المظلمة هي مصطلح يستخدمه العلماء لوصف الطاقة أو القوة التي تسرع في توسيع الكون. لكن-على الرغم من أنه يمثل 70 ٪ من الطاقة في الكون-لا يزال الباحثون ليس لديهم أي فكرة عن ماهية الطاقة المظلمة بالضبط ، كما قال مصطفى إيشاك بوشاكي ، أستاذ الفيزياء والفيزياء الفلكية في جامعة تكساس في دالاس.
Ishak-Boushaki هو Cochair لمجموعة العمل للتعاون مع الأدوات الطيفية للطاقة الداكنة ، والمعروفة باسم Desi. يمكن للأداة ، الآن في عامها الرابع من مسح السماء ، مراقبة الضوء من 5000 مجرة في نفس الوقت. عندما ينتهي المشروع في العام المقبل ، سيكون قياس ضوء حوالي 50 مليون مجرة.
شارك التعاون ، الذي يضم أكثر من 900 باحث ، أحدث إصدار من البيانات من السنوات الثلاث الأولى لـ DESI في 19 مارس. من بين النتائج التي توصل إليها هي قياسات ما يقرب من 15 مليون مجرة وشووارس ، بعض من ألمع الأشياء في الكون. ساعد Ishak-Boushak في قيادة تحليل أحدث إصدار من بيانات DESI ، والذي يشير إلى أن الطاقة المظلمة-التي تسمى منذ فترة طويلة “الثابت الكوني” بالنظر إلى أن علماء الفلك يعتقدون أنه لم يتغير-يتصرف بطرق غير متوقعة وقد تضعف حتى مع مرور الوقت.
وقال ديفيد وينبرج ، أستاذ علم الفلك في جامعة ولاية أوهايو التي ساهمت في تحليل DESI ، في بيان: “كان اكتشاف الطاقة المظلمة ، منذ ما يقرب من 30 عامًا ، أكبر مفاجأة في حياتي العلمية”. “توفر هذه القياسات الجديدة أقوى الأدلة حتى الآن على أن الطاقة المظلمة تتطور ، والتي ستكون تغييرًا آخر في التفكير في فهمنا لكيفية عمل الكون.”
يقول العلماء إن النتائج تجعل علماء الفلك خطوة أخرى أقرب إلى كشف الطبيعة الغامضة للطاقة المظلمة ، مما قد يعني أن النموذج القياسي لكيفية عمل الكون قد يتطلب أيضًا تحديثًا.
نظرة عميقة على الكون
الصك الطيفي للطاقة المظلمة على قمة تلسكوب Nicholas U. Mayall للمؤسسة الوطنية للعلوم الوطنية في مرصد Kitt Peak الوطني في توكسون ، أريزونا. تمكن “عيون” الألياف البصرية البصرية البصرية التي تبلغ تكلفتها 5000 الألياف وقدرات المسح الواسعة العلماء من بناء واحدة من أكبر خرائط ثلاثية الأبعاد للكون وتتبع كيف أثرت الطاقة المظلمة على الكون وشكلت على مدى 11 مليار سنة الماضية.
يقع تلسكوب Mayall 4-Meter فوق الأفق في ولاية أريزونا. – مارلين سارجنت/حكام جامعة كاليفورنيا ، مختبر لورانس بيركلي الوطني
يستغرق الأمر وقتًا للضوء من الأشياء السماوية مثل المجرات للسفر إلى الأرض ، مما يعني أن Desi يمكن أن ترى بشكل فعال كيف كان الكون في نقاط مختلفة في الوقت المناسب ، من مليارات السنين إلى الوقت الحاضر.
وقال جون موستاكاس ، أستاذ الفيزياء في كلية سيينا وكوليد لإصدار البيانات: “لا تشبه Desi أي آلة أخرى من حيث قدرتها على مراقبة الأشياء المستقلة في وقت واحد”.
تتضمن أحدث النتائج بيانات عن أكثر من ضعف الكائنات الكونية التي تم مسحها وتم تقديمها قبل أقل من عام. ألمحت تلك الكشفات لعام 2024 أولاً إلى كيفية تطور الطاقة المظلمة.
“We're in the business of letting the universe tell us how it works, and maybe the universe is telling us it's more complicated than we thought it was,” said Andrei Cuceu, a postdoctoral researcher at the US Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory, which manages DESI, and cochair of DESI's Lyman-alpha working group, in a statement. “إنه أمر مثير للاهتمام ويمنحنا المزيد من الثقة لنرى أن العديد من خطوط الأدلة المختلفة تشير في نفس الاتجاه.”
تركيب الأدلة الكونية
يمكن لـ DESI قياس ما يسميه العلماء التذبذب الصوتي الباريون ، أو BAO ، المقياس – بشكل أساسي كيف حدثت الأحداث التي حدثت في وقت مبكر من الكون وراء الأنماط في كيفية توزيع المادة عبر الكون. ينظر علماء الفلك إلى مقياس BAO ، مع انفصال عن المادة بنحو 480 مليون سنة ضوئية ، كحاكم قياسي.
وقال بول مارتيني ، منسق التحليل وأستاذ علم الفلك في جامعة ولاية أوهايو: “يشبه مقياس الفصل هذا حاكمًا ضخمًا حقًا في الفضاء الذي يمكننا استخدامه لقياس المسافات ، ونستخدم مزيجًا من هذه المسافة والفشل الأحمر (الأشياء السرعة التي تبتعد عنا) لقياس توسيع الكون”.
يوضح قياس تأثير الطاقة المظلمة عبر تاريخ الكون مدى سائدة القوة التي كانت عليها.
بدأ الباحثون يلاحظون عندما قاموا بدمج هذه الملاحظات مع قياسات أخرى للضوء في جميع أنحاء الكون مثل النجوم المتفجرة ، وضوء الجاذبية المغطاة بالمجرات البعيدة ، وبقايا الضوء من فجر الكون ، تسمى خلفية الميكروويف الكوني ، تُظهر بيانات DESI أن تأثير الطاقة المظلمة قد يتراجع بمرور الوقت.
وقال إيهاك بوشاك في رسالة بالبريد الإلكتروني: “إذا استمر هذا ، فلن تكون الطاقة المظلمة في النهاية هي القوة المهيمنة في الكون”. “لذلك ، سيتوقف توسيع الكون عن التسارع وسيذهب بمعدل ثابت أو حتى في بعض النماذج قد يتوقف ويتوقف مرة أخرى. بالطبع ، هذه العقود الآجلة هي عن بُعد للغاية وستستغرق مليارات المليارات والسنوات.
يمكن رؤية الفرقة المتلألئة من مجرة درب التبانة على يسار التلسكوب. – KPNO/NORILAB/NSF/AURA/RT Spark
حل لغز دائم
وقال إيشاك بوشاك إن هناك أدلة كافية حتى الآن تعلن اكتشافًا رائدًا يقول إن الطاقة المظلمة تتطور وتضعف بشكل قاطع ، لكن هذا قد يتغير في غضون عامين فقط.
وقال مارتيني: “سؤالي الكبير الأول هو ما إذا كنا سنستمر في رؤية أدلة على تطور الطاقة المظلمة لأن قياساتنا تتحسن وأفضل”. “إذا وصلنا إلى النقطة التي تكون فيها الأدلة ساحقة ، فستكون أسئلتي التالية: كيف تتطور الطاقة المظلمة؟ وما هي التفسيرات المادية الأكثر ترجيحًا؟”
يمكن أن يساعد إصدار البيانات الجديد أيضًا علماء الفيزياء الفلكية على فهم أفضل لكيفية تطور المجرات والثقوب السوداء وطبيعة المادة المظلمة. على الرغم من أن المادة المظلمة لم يتم اكتشافها مطلقًا ، إلا أنه يعتقد أنها تشكل 85 ٪ من إجمالي المادة في الكون.
يتوق العلماء المشاركون في التعاون إلى تحسين قياساتهم باستخدام DESI.
وقال مايكل ليفي ، مدير ديسي وعالم في مختبر لورانس بيركلي الوطني: “مهما كانت طبيعة الطاقة المظلمة ، فإنها ستشكل مستقبل عالمنا”. “من اللافت للنظر أننا نستطيع أن ننظر إلى السماء مع تلسكوباتنا ومحاولة الإجابة على أحد أكبر الأسئلة التي طرحتها الإنسانية على الإطلاق.”
وقال مارتيني إن تجربة جديدة تسمى SPEC-S5 ، أو التجربة الطيفية للمرحلة 5 ، يمكن أن تقيس أكثر من 10 أضعاف عدد المجرات مثل Desi لدراسة كل من الطاقة المظلمة والمواد المظلمة.
وقال مارتيني: “ستستخدم المواصفات S5 التلسكوبات في كل من نصفي الكرة الشمالية والجنوبية لرسم خريطة المجرات عبر السماء بأكملها”. “نحن متحمسون أيضًا لكيفية دراسة تلسكوب روبن (Vera) ، ويوفر مجموعة بيانات جديدة موحدة لدراسة تاريخ التوسع (الكون).”
وقال جيسون رودس ، وهو عالم جملة في ناسا ، إن مراوح الفضاء الأخرى ، مثل تلسكوب الفضاء الإقليدي وتلسكوب نانسي غريس روماني للفضاء ، سيساهم في عام 2027 ، في السنوات المقبلة التي يمكن أن تساعد في ملء الفجوات. رودس ، الذي لا يشارك في DESI ، هو قيادة العلوم الأمريكية للمحقق الإقليد والرئيس لفريق علوم الطاقة المظلمة في ناسا.
وقال رودس ، الذي يسمي النتائج المثيرة للاهتمام ، إن البيانات تُظهر توترًا طفيفًا ولكنه مستمر بين القياسات من الأيام الأولى للكون وتلك الموجودة في الكون اللاحق.
وقال رودس: “هذا (هذا يعني) أن أبسط نموذج للطاقة المظلمة لا يسمح تمامًا بالكون المبكر الذي نلاحظه أن نتطور إلى الكون المتأخر الذي نلاحظه”. “يبدو أن نتائج DESI (وبعض النتائج الحديثة الأخرى) تشير إلى أن نموذجًا أكثر تعقيدًا للطاقة المظلمة مفضلة. هذا أمر مثير حقًا لأنه قد يعني أنه قد يحكم الفيزياء الجديدة ، غير معروفة ، تطور الكون. لقد منحنا Desi نتائج محورة قد تشير إلى وجود نموذج جديد لعلم الكونيات.”
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com