عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
رسم توضيحي لتوسع الكون. . | الائتمان: مارك جارليك / مكتبة الصور العلمية / صور غيتي
شهد الكون المبكر مرحلة من التوسع السريع، تُعرف باسم التضخم. لعقود من الزمن، افترض علماء الكونيات أن هذا التوسع كان مدعومًا بكيان جديد في الكون، يُعرف باسم التضخم. لكن الأبحاث الجديدة تشير إلى أنه ربما كان من الممكن تضخيم الكون دون أي شيء جديد يغذي هذا التضخم.
في السبعينيات، قام الفيزيائي آلان جوث بتكوين صورة جذرية للكون المبكر للغاية. كان ينوي في الأصل حل بعض الخصائص المزعجة التي تظهرها فيزياء الطاقة العالية في الكون الشاب الكثيف الحار، فقد تصور نموذجًا حيث يقوم حقل كمي جديد، يُطلق عليه اسم التضخم، بتشغيل فترة قصيرة ولكن مكثفة من التوسع المتسارع بشكل هائل ، مما يؤدي إلى تضخيم الكون عدة مرات من حيث الحجم في أقل من ثانية.
لقد استمر التضخم كفرضية قوية لنشوء الكون المبكر لأنه يحل العديد من المشاكل في وقت واحد. أولاً، يفسر سبب ذلك يبدو الكون مسطحًا هندسيًا: إنه كبير جدًا، على الرغم من انحناءه الإجمالي، فإن أي قطعة من الكون ستبدو مسطحة. وهو ما يفسر أيضًا سبب تشابه مناطق الكون التي تفصلها مسافات شاسعة تقريبًا: فقد تعرفت على بعضها البعض قبل أن يمزقها التضخم.
والأهم من ذلك هو أن التضخم يفسر كيف حصلنا على هياكلنا واسعة النطاق. لقد أخذ فعل التضخم الرغوة الكمومية للزمكان ووسعها إلى مقاييس أكبر، مما أدى إلى وضع بذور الجاذبية التي ستنمو يومًا ما لتصبح نجومًا ومجرات وشبكة كونية.
لكن الألغاز لا تزال قائمة. نحن لا نعرف هوية التضخم، أو ما الذي يغذيه، أو لماذا توقف عند حدوثه. وليس لدينا أي دليل قاطع على أن التضخم حدث بالفعل.
في ضوء هذه التحديات، ربما تكون هناك طريقة لإعادة إنتاج السمات المرصودة للكون دون الحاجة إلى التضخم. في ورقة بحثية حديثة، يصف علماء الفيزياء الفلكية نموذجًا يحدث فيه التضخم، مما يؤدي إلى بنية واسعة النطاق للكون، دون أي شيء جديد يزوده بالطاقة.
يبدأ النموذج بوصف الفضاء الذي يتوسع بسبب ثابت كوني، يشبه إلى حد كبير الطاقة المظلمة التي نلاحظها في الكون في العصر الحديث. ضمن هذه الخلفية، تقوم الرغوة الكمومية بعملها المعتاد، وهو هز الزمكان على نطاقات دون مجهرية.
تخلق هذه التقلبات موجات الجاذبية، وهي تموجات تنتشر إلى الخارج عبر الفضاء. لا تستطيع موجات الجاذبية بمفردها أن تشكل بذور هياكل العصر الحديث، لأن لها تأثيرًا خاطئًا على الزمكان.
متعلق ب: كيف حدث التضخم، ولماذا نهتم به؟
لكن الباحثين وجدوا أنه في ظل الظروف المناسبة، يمكن لموجات الجاذبية الناجمة عن الرغوة الكمومية أن تولد في بعض الأحيان النوع الصحيح من التشوهات في الفضاء. وعلى وجه التحديد، كانوا يبحثون عن التشوهات التي كانت متماثلة تقريبًا في العديد من مقاييس الطول المختلفة. نحن نعلم أن بذور البنية يجب أن يكون لها هذا النوع من النمط، لأن هذا هو بالضبط ما نلاحظه في الخلفية الكونية الميكروية، وهو نمط الضوء المتبقي عندما كان عمر الكون 380 ألف سنة فقط. ويحتفظ هذا الشفق ببصمة تلك الهياكل المبكرة، ويمكننا استخدام ذلك لدراسة نماذج التضخم.
هناك اختلافات طفيفة بين أنواع الهياكل المتولدة في سيناريو التضخم دون التضخم والتضخم التقليدي. في هذه الورقة، لم يحسب الباحثون مدى قوة هذه الاختلافات، لكن الخطوة التالية المهمة هي استكشاف النتائج الرصدية لهذا النموذج.
قصص ذات صلة:
– لماذا نحتاج إلى التضخم الكوني
— هل كان حجم الكون المبكر بالونًا؟ قد يكون الكون المرآة الذي يعود إلى الوراء في الزمن تفسيرًا أبسط
– تاريخ الكون: الانفجار الكبير حتى الآن في 10 خطوات سهلة
النموذج ليس مثاليا. ولا تزال تفترض شيئًا ما عن الكون المبكر، وهو أن الثابت الكوني قوي بما يكفي ليؤدي إلى كون يتوسع بسرعة. وهذا لا يفسر مشكلة التسطيح أو سبب تشابه الأجزاء البعيدة من الكون تقريبًا. ولكنه مجال دراسي مثير للاهتمام، لأنه يمكن أن يفتح بعض النوافذ البديلة التي يحتمل أن تكون مفيدة والتي لا تعتمد على التضخم لدعم التغيرات في الكون المبكر.
يظل الكون الشاب لغزًا كبيرًا في علم الكونيات الحديث. وبينما نعتقد أننا نسير على الطريق الصحيح – يبدو بالفعل أن الكون مر بفترة من التوسع السريع – لا يزال أمامنا الكثير لنتعلمه.