يمكن للمرصد الجديد الرائد الذي سيبني الخريطة الأكثر دقة للكون على الإطلاق، أن يحل اثنين من ألغاز العلوم الأكثر إلحاحًا: طبيعة الطاقة المظلمة والمادة المظلمة. وتشكل هذه المكونات مجتمعة ما يعرف بالكون المظلم.
ال مرصد فيرا سي روبين قيد التطوير حاليًا على قمة El Peñón في جبل Cerro Pachón في تشيلي، ومن المقرر أن يبدأ عملياته في عام 2025. وعندما يحدث ذلك، سيقوم روبن بإجراء المسح القديم للمكان والزمان (LSST)، ومراقبة السماء الجنوبية المرئية بأكملها كل بضعة أيام. ليالي أكثر من 10 سنوات. وسوف يلتقط ما يصل إلى 1000 صورة للسماء في كل ليلة من تلك الليالي، مما يمنح العلماء رؤية جديدة ومثيرة للسماء. الكون ورؤى حول كيفية تطورها.
أثناء قيامه بذلك، سيكشف مجال رؤية روبن الواسع كيف يمكن لشبكة من المادة المظلمة يشوه صور المجرات البعيدة، مما سيسمح للعلماء برسم خريطة أفضل للمادة الغامضة. ولأن تلك الشبكة الكونية واسعة النطاق تعمل على ما يبدو على جذب المجرات معًا الطاقة المظلمة تعمل على إبعادهما عن بعضهما البعض، وهذا يمكن أن يكشف تفاصيل “شد الحبل” الكوني، وبالتالي، كيف تتشابك الطاقة المظلمة والمادة المظلمة لتشكيل الكون.
متعلق ب: يفاجئ النجم النابض علماء الفلك بأشعة غاما التي تحطم الأرقام القياسية
“مع روبن، سنحصل على كل شيء،” أندريس أليخاندرو بلازاس مالاجون، عالم العمليات في روبن، قال في بيان. “سنقوم بقياس خصائص عدد أكبر بكثير من المجرات مما لدينا الآن، وهو ما سيمنحنا القوة الإحصائية لاستخدام العدسات الضعيفة لرسم خريطة توزيع المادة المظلمة ودراسة كيفية تطور الطاقة المظلمة مع مرور الوقت.”
كيف يمكن لروبن تسليط الضوء على الكون المظلم
تمثل المادة المظلمة والطاقة المظلمة تحديًا للباحثين في دراستهما، لأنه على الرغم من أنهما يمثلان 95% من إجمالي الطاقة ومحتوى المادة في الكون (المادة المظلمة تمثل 27% والطاقة المظلمة تمثل 68%)، إلا أنهما غير مرئيين بشكل أساسي بالنسبة لنا. وهذا يعني الأشياء التي تشكل النجوموالكواكب وكل شيء حولنا على أساس يومي (بما في ذلك أجسادنا) يمثل 5% فقط من محتوى الكون.
السبب وراء عدم إمكانية رؤية المادة المظلمة هو أنها لا تتفاعل مع الضوء. ولذلك لا يمكن الاستدلال عليه إلا من خلال تأثيرات الجاذبية على الضوء والمادة “العادية” التي يمكننا رؤيتها بالفعل. في الواقع، تساعد تأثيرات الجاذبية هذه حرفيًا على الاحتفاظ بمحتويات المجرات معًا أثناء دورانها، وهو اكتشاف قام به عالم فلك أمريكي. فيرا سي روبن، التي أعطت اسمها لهذا المرصد الثوري الجديد. وبينما تعمل المادة المظلمة على ربط المجرات معًا داخليًا، فإن تلك المجرات نفسها تتجمع أيضًا معًا مما يعني أن المادة منتشرة على نطاق أكبر بكثير، مما يحافظ على بنية الكون قوية.
تعمل الطاقة المظلمة أيضًا على نطاق أوسع، مما يؤدي إلى تسريع توسع الكون، مما يؤدي إلى دفع المجرات بعيدًا عن بعضها البعض بشكل أسرع (وأسرع) أثناء التفاعل مع نسيج الكون ذاته. المكان والزمان.
قال بلازاس مالاجون: “يمكنك التفكير في المادة المظلمة على أنها تحاول بناء الهياكل الكونية، بينما تحاول الطاقة المظلمة في الواقع تخفيفها ودفعها بعيدًا”.
يتم وصف عمل الطاقة المظلمة بواسطة الثابت الكوني، ولكن تم وصف هذا بأنه “أسوأ تنبؤ نظري في تاريخ الفيزياء” من قبل بعض العلماء، وهي عبارة ليست مبالغة حقًا أيضًا. الثابت، كما تنبأت به نظرية المجال الكمي وحساب جميع الجسيمات الموجودة في الكون، أكبر من القيمة التي يقاسها علماء الفلك الذين يقومون بملاحظات الكون – بمقدار 120 مرة من حيث الحجم.
وهذا يعادل قياس كيس من السكر وإيجاد وزنه رطلًا واحدًا، بينما توقع عدد حبات السكر الفردية التي قمت بإنشائها أن تزن 10 ^ 120 رطلاً (1 متبوعًا بـ 120 صفرًا).
يمكن أن يساعد روبن في تحديد قيمة دقيقة للثابت الكوني من خلال رسم خرائط أفضل للشبكة الكونية غير المرئية الممتدة للكون من المادة المظلمة باستخدام ظاهرة تسمى عدسة الجاذبية، والتي تنبأ بها لأول مرة بواسطة البرت اينشتاين في نظريته عام 1915 عن النسبية العامة,
تشير النسبية العامة إلى أن الأجسام ذات الكتلة لها تأثير “تشويه” على نسيج الكون. كلما زادت الكتلة، كلما كان التزييف أكثر تطرفًا. ومن هذا التزييف للزمكان، مفهوم جاذبية ينشأ.
قصص ذات الصلة:
– 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
– سيقوم مرصد روبن وجوجل بتخزين بيانات علم الفلك في السحابة
عندما يمر الضوء بأحد هذه الإعوجاجات أو “الخدوش” في الزمكان، يصبح مساره منحنيًا. وهذا يعني أنه عندما يقع جسم ذو كتلة كبيرة بينهما أرض ومصدر ضوء بعيد، يمكن للضوء من مصدر الخلفية هذا أن يتخذ مسارات حول الجسم المتداخل والتي تكون منحنية إلى أطراف مختلفة بناءً على مدى قربها من الجسم المتدخل نفسه. في بعض الأحيان، تؤدي هذه المسارات إلى ظهور مصدر الضوء مكبرًا من وجهة نظرنا على الأرض. تُعرف الظاهرة بـ “عدسة الجاذبية“.
المادة المظلمة لها كتلة أيضًا؛ وبالتالي، فهو يشارك في هذا الانحناء للضوء على الرغم من أن الشكل الغامض للمادة لا يتفاعل مع الضوء. تم استخدام هذا التأثير لتحديد أن معظم المجرات محاطة بهالة من المادة المظلمة.
في الحالات القصوى التي تسمى “العدسة القوية”، يمكن أن يتسبب تأثير الزمكان المنحني في ظهور الكائنات عدة مرات في نفس الصورة أو يتسبب في ظهور كائن الخلفية ملطخًا أو مشوهًا. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تضخيم هذا الضوء، مما يسمح برؤية الأجسام البعيدة والخافتة. ومع ذلك، هناك حالات أكثر دقة من عدسة الجاذبية تسمى “العدسة الضعيفة” وهي مفيدة في حد ذاتها.
“إذا كان العدسة القوية تشبه النظر من خلال قاع كأس النبيذ، فإن العدسة الضعيفة تشبه النظر من خلال نافذة كبيرة مشوهة بمهارة شديدة،” ثيو شوت، دكتوراه في جامعة ستانفورد. وقال المرشح في البيان.
يمكن أن يحدث العدسات الضعيفة ليس فقط عند حواف تأثيرات العدسات القوية الناتجة عن جسم ضخم (مثل مجرة أو عنقود نجمي) ولكن أيضًا نتيجة للشبكة الكونية واسعة النطاق من المادة المظلمة التي يُعتقد أنها تتخلل الكون. يؤدي هذا إلى تشوهات طفيفة في المجرات البعيدة والتي عادةً ما تكون طفيفة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بمفردها، ولكنها قابلة للحساب عند الأخذ في الاعتبار تأثير الالتواء التراكمي على العديد من المجرات في وقت واحد.
وهذا يعني في النهاية رؤية عدسة ضعيفة نتيجة لشبكة المادة المظلمة في الكون والتي تتطلب مجموعة كبيرة من البيانات من المجرات ورؤية للتشويه الجماعي عبر السماء.
وهذا هو المكان الذي سيأتي فيه روبن.
ومن خلال مجال رؤية ضخم يوفره التلسكوب الذي يبلغ طوله 8.4 متر والمجهز بأكبر كاميرا رقمية في العالم، سيكون المرصد قادرا على تصور بقع ضخمة من السماء وجمع بيانات حول مليارات المجرات وأشكالها. في الواقع، يمكن أن يكون روبن قويًا جدًا لدرجة أنه لديه القدرة على اقتراح دليل على أن المادة المظلمة والطاقة المظلمة ليسا المكونات الصحيحة للكون على الإطلاق – وأنه قد تكون هناك حاجة إلى نظرية معدلة للجاذبية لتفسير الكون الذي نعيش فيه. نرى من حولنا.
واختتم بلازا مالاجون حديثه قائلاً: “الطاقة المظلمة هي مفهوم يتناسب مع نظرية الجاذبية المقبولة ضمن النظرية النسبية العامة لأينشتاين، لكن روبن وLSST سيسمحان لنا أيضًا باستكشاف بدائل لذلك، وهو أمر مثير بشكل لا يصدق أيضًا”.