يمكن أن يكون الكون أصغر سنًا مما نعتقد، استنادًا إلى حركات المجرات التابعة التي تكشف عن مدى حداثة سقوطها في مجموعة المجرات.
وفقا لقياسات إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف (CMB) من قبل وكالة الفضاء الأوروبيةمهمة بلانك, عمر الكون حوالي 13.8 مليار سنة. يعتمد هذا الحساب على ما يعرف بالنموذج القياسي لـ علم الكونياتالذي يصف الكون المسطح الذي يهيمن عليه الطاقة المظلمة و المادة المظلمة والذي هو التوسع بمعدل متسارع.
ال النموذج القياسي ثم يتم استخدامه كأساس لمحاكاة الكمبيوتر العملاق التي يمكن أن تصور نمو البنية واسعة النطاق في الكون – المجرات ومجموعات المجرات و سلاسل ضخمة وجدران المجرات.
ومع ذلك، فقد تعارضت هذه النماذج الآن مع القياسات الجديدة لحركات أزواج من الكائنات الحية المجرات وهذا لا يتوافق مع ما تخبرنا به عمليات المحاكاة.
متعلق ب: ما هو عمر الكون؟
وفي دراسة جديدة، قام علماء الفلك بقيادة غو تشي من المراصد الفلكية الوطنية التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم بدراسة أزواج من الأقمار الصناعية في مجموعات المجرات.
مجموعات المجرات هي مجموعات صغيرة من المجرات، مثل مجموعتنا المحلية، حيث يتم ضم عدد قليل من المجرات الكبيرة بواسطة سرب من المجرات الأصغر. مثل العناقيد المجرية الأكبر حجمًا، تتشكل مجموعات المجرات هذه حيث توجد خيوط في الويب الكوني تلتقي المادة التي تغطي الكون، مع المجرات الأصغر التي تتحرك على طول الخيوط قبل أن تنقسم إلى مجموعة.
باستخدام الملاحظات التي أجراها مسح سلون الرقمي للسماء (SDSS) لـ 813 مجموعة مجرية ضمن حوالي 600 مليون سنة ضوئية من أرضركز فريق تشي على المجرة الأكثر ضخامة في كل مجموعة وقاموا بقياس عدد الأزواج منها الأقمار الصناعية على الجانبين المتقابلين من تلك المجرة تحركت.
ووجدوا أن نسبة المجرات التابعة التي كانت تدور بشكل معاكس بالنسبة لبعضها البعض – وبعبارة أخرى، تدور حول المجرة الكبيرة في اتجاهين متعاكسين – أعلى مما تنبأت به عمليات المحاكاة الحاسوبية للبنية واسعة النطاق، مثل محاكاة الألفية ومحاكاة الألفية. نموذج Illustris TNG300، وكلاهما يعتمد على النموذج القياسي كما هو موضح في مهمة بلانك.
وهذه حالة طبيعية إذا كانت الأقمار الصناعية قد سقطت للتو في مدار حول المجرة الأكبر للمجموعة. لكن انتهى وقتيجب أن تصل مجموعات وعناقيد المجرات إلى حالة استرخاء ديناميكي، مع مشاركة معظم الأقمار الصناعية في الدوران. إذا اندمجت مجموعات وعناقيد المجرات عندما يقترح النموذج القياسي أن يحدث ذلك، فيجب أن تكون نسبة الأقمار الصناعية ذات الدوران المعاكس أصغر. إن حقيقة كونها جزءًا أكبر من الأقمار الصناعية تمثل مشكلة بالنسبة للنموذج القياسي.
قال تشي لموقع Space.com في رسالة بالبريد الإلكتروني: “لقد وجدنا في بيانات SDSS أن المجرات الفضائية تتراكم/تقع في مجموعات ضخمة، مع إشارة أقوى للتجميع المستمر مقارنةً بعمليات المحاكاة باستخدام معلمات بلانك”.
بمعنى آخر، يبدو أن المجرات التابعة لم تقع ضمن مجموعاتها إلا مؤخرًا.
قال تشي: “يشير هذا إلى أن الكون أصغر سنًا مما اقترحته ملاحظات بلانك للإشعاع CMB”. “لسوء الحظ، لا يمكن لهذا العمل تقدير عمر الكون بطريقة كمية.”
وذلك لأنه لا يزال هناك مجال كبير جدًا لحركات أزواج الأقمار الصناعية ونماذج كيفية تشكل المجموعات لتكون قادرة على وضع رقم ثابت حول مدى عمر الكون الذي تشير إليه هذه النتائج بـ 13.8 مليار سنة.
إذا كانت صحيحة، فإن النتائج الجديدة تشير ضمنا إلى أن هناك شيئا ما خاطئا في النموذج القياسي، وأن بعض افتراضاتنا حول الكون لا بد أن تكون خاطئة. في الواقع، قد تكون إحدى المفارقات الكونية التي يبحث فيها العلماء حاليًا هي الحل.
متعلق ب: عالمنا المتوسع: العمر والتاريخ وحقائق أخرى
يتم تحديد معدل توسع الكون من خلال رقم يسمى ثابت هابل. قام بلانك بقياس ثابت هابل ليكون 67.8 كيلومترًا في الثانية لكل ميجا فرسخ فلكي – وبعبارة أخرى، كل حجم ميجا فرسخ فلكي من فضاء يتوسع بمعدل 67.8 كيلومترًا (42.1 ميلًا) في الثانية. (الميجا فرسخ فلكي واحد يساوي حوالي (3.26 مليون سنة ضوئية). وبناءً على معدل التوسع هذا، يستطيع علماء الكونيات حساب عمر الكون بـ 13.8 مليار سنة عن طريق إعادة الساعة.
ومع ذلك، ملاحظات الانزياح الأحمر من النوع Ia المستعرات الأعظم، التي تنفجر الأقزام البيضاء، أعط قيمة ثابت هابل بـ 73.2 كيلومترًا (45.5 ميلًا) في الثانية لكل ميجابارسيك. ومع معدل التوسع هذا، فإن إعادة الساعة من شأنه أن يعطي عمرًا أصغر يبلغ 12.6 مليار سنة.
كلا القياسين لثابت هابل يعتبران لا يرقى إليهما الشك، ومع ذلك فإنهما يختلفان بشكل كبير. وقد أصبحت هذه المفارقة معروفة باسم “توتر هابل“.
“هذا بالطبع يمكن أن يكون مرتبطًا بمشكلة توتر هابل”، قال تشي عندما سئل عما إذا كان العمر الأصغر الذي تقترحه أزواج الأقمار الصناعية في مجموعات المجرات يدعم معدل التوسع الأسرع من قياسات المستعرات الأعظم.
ومع ذلك، هناك عقبات أخرى يجب التغلب عليها. إذا خفضنا عمر الكون أكثر من اللازم، فسيجد علماء الفلك أنفسهم في موقف حرج النجوم التي من المعروف أن تكون أقدم من الكون نفسه.
قصص ذات الصلة:
– ما هو ثابت هابل؟
– ما هي نظرية الانفجار الكبير؟
– ما هي الطاقة المظلمة؟
ربما يكمن التفسير في جوانب أخرى من النموذج القياسي. على سبيل المثال، يعتمد النموذج بشكل كبير على المادة المظلمة، لكن حتى الآن لا يعرف العلماء ما هي المادة المظلمة. ويرى باحثون آخرون أن المادة المظلمة غير موجودة على الإطلاق، وأن تأثيرات جاذبيتها يمكن تفسيرها من خلال أ تعديل قوانين الجاذبية بتسارعات منخفضة، مثل تلك التي تشهدها المجرات الفضائية التي تدور على مسافات أكبر. لقد وجد فريق تشي أن أزواج الأقمار الصناعية في نصف القطر المداري الأكبر من المرجح أن تكون معاكسة الدوران.
في الوقت الحالي، سيكون هناك المزيد من البيانات موضع ترحيب. وقال تشى إن نفس الظاهرة يجب أن تنطبق على مجموعات المجرات الأكبر حجمًا، لكن العناقيد تميل إلى أن تكون أبعد، كما أن حجم العينة المحدود وضعف جودة البيانات يجعل أي قياس غير حاسم حاليًا.
الكون قديم، أيًا كانت قيمة العمر صحيحة، لكن هذه النتائج الجديدة تشير إلى أنه قد يكون قادرًا على استعادة بعض شبابه.
ونشرت النتائج الجديدة في 22 يناير في المجلة علم الفلك الطبيعة.