دراسة تكشف أن الجاذبية ما تزال ثابتة منذ بداية الكون!

منذ أكثر من نصف قرن ، عندما بدأ علم الفلك في التطور ، عرف العلماء أن الكون يتوسع باستمرار منذ الانفجار العظيم ، ولمدة 8 مليارات سنة كان معدل التوسع ثابتًا ، وقد أوضح العلماء ذلك من خلال الجاذبية أبقاه ثابتًا ، ولكن بفضل المهمات الفضائية مثل مركبة فضائية مرصد هابل ، وجد العلماء أن معدل التوسع كان يتسارع منذ حوالي 5 مليارات سنة.

بدأ العلماء البحث والدراسات حول توسع الكون وأسبابه ، وهذا أدى إلى نظرية مقبولة على نطاق واسع ، والتي تفترض وجود قوة غامضة وراء هذا التوسع والتوسع. أطلق العلماء على هذه النظرية اسم الطاقة المظلمة. هناك آراء متضاربة ، حيث يرى الكثيرون أن سبب توسع الكون ليس الطاقة المظلمة ، ولكن ببساطة التغيير في الجاذبية.

نظرية الطاقة المظلمة مثيرة للجدل لأنها تتعارض مع النسبية العامة.

وفقًا لدراسة جديدة من المسح الدولي للطاقة المظلمة (DES) ، ظلت الجاذبية ثابتة طوال تاريخ الكون. يتكون هذا التعاون من باحثين من جامعات ومعاهد في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وكندا وتشيلي وإسبانيا والبرازيل وألمانيا واليابان وإيطاليا وأستراليا والنرويج وسويسرا.

تأتي نتائج هذه الدراسة قبل وقت قصير من إرسال تلسكوبين فضائيين من الجيل التالي – نانسي جريس رومان وإقليدس – إلى الفضاء لقياس الجاذبية ودورها في تطور الكون بشكل أكثر دقة.

في الفترة ما بين الستينيات والتسعينيات ، تم اكتشاف تناقضين غريبين قادا علماء الفلك للتشكيك في صحة النظرية العامة للنسبية. لاحظ علماء الفلك أن تأثيرات الجاذبية للهياكل الضخمة – مثل المجرات وعناقيد المجرات – لا تتطابق مع كتلها المرصودة ، مما أدى إلى ظهور نظرية أخرى تفترض أن الفضاء مليء بكتلة غير مرئية تتفاعل مع المادة العادية – المرئية – عن طريق الجاذبية . في الوقت نفسه ، أدى التوسع الملحوظ في الكون إلى ظهور نظرية الطاقة المظلمة ونظرية المادة المظلمة الباردة (لامدا).

تعتبر نظرية المادة المظلمة الباردة منطقية ، حيث تتكون المادة من جسيمات كبيرة بطيئة الحركة ، بينما تمثل لامدا الطاقة المظلمة ، وتشكل هاتان القوتان نظريًا 95٪ من إجمالي محتوى الكتلة والطاقة في الكون ، ولكن جميعها محاولات لتوجيه الأدلة لهم باءت بالفشل.

بسبب عدم وجود دليل مباشر لهاتين النظريتين ، كان لدى العلماء البديل الوحيد لتكييف النسبية العامة مع هذه التناقضات. استخدم أعضاء DES تلسكوب فيكتور بلانكو بطول 4 أمتار لرصد المجرات التي تبعد 5 مليارات سنة ضوئية.

كانوا يأملون في تحديد التغير في الجاذبية على مدى الخمسة مليارات سنة الماضية – منذ بدء التسارع – أو على مسافات كونية. لقد درسوا بيانات من مراكز أخرى ، بما في ذلك القمر الصناعي بلانك التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، والذي كان يرسم خرائط الخلفية الكونية الميكروية منذ عام 2009.

أولى العلماء اهتمامًا وثيقًا بالصور التي تم الحصول عليها من القمر الصناعي بلانك ، والتي تحتوي على تشوهات طفيفة ناتجة عن المادة المظلمة. أظهرت الصورة الأولى من تلسكوب جيمس ويب الفضائي أنه يمكن استنتاج الجاذبية من خلال تحليل كيفية تشوه الزمكان بواسطة عدسة الجاذبية.

لاحظ تعاون DES أكثر من 100 مليون مجرة ​​، وجميع الملاحظات تتطابق مع تنبؤات النسبية العامة ، مما يعني أن نظرية أينشتاين لا تزال قائمة ، ولكن هذا يعني أيضًا أن لغز الطاقة المظلمة لا يزال دون حل.

لحسن الحظ ، لا يتعين على العلماء الانتظار طويلاً قبل أن يحصلوا على بيانات جديدة أكثر تفصيلاً. من المقرر أن تنطلق مهمة إقليدس التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية في عام 2023 ، والتي ستحدد بنية الكون في غضون 8 مليارات سنة ، لقياس تأثيرات المادة المظلمة والطاقة المظلمة.

بحلول مايو 2027 ، سينضم تلسكوب نانسي جريس الروماني التابع لناسا ، والذي يمتد لأكثر من 11 مليار سنة ، إلى هذه المهمة. من المتوقع أن تكون هذه الدراسة واحدة من أكثر الاستقصاءات الكونية تفصيلاً التي أجريت على الإطلاق.

وقالت المؤلفة المشاركة في الدراسة أغنيس فيرت: “مع زيادة دقة القياسات ، لا يزال من الممكن تغيير نظرية أينشتاين في الجاذبية ، ولكن لا يزال أمامنا الكثير لنفعله لنكون مستعدين لإقليدس ورومان”. نحن بحاجة إلى مواصلة العمل مع العلماء في جميع أنحاء العالم ، كما فعلنا في أبحاث الطاقة المظلمة “.

كما أن ملاحظات تلسكوب جيمس ويب لأقدم النجوم والمجرات في الكون ستمكن علماء الفلك من رسم تطور الكون في سن مبكرة ، والإجابة على بعض الألغاز الكونية الأكثر تعقيدًا.

ما يميز العصر الحالي لعلم الفلك هو الطريقة التي تجتمع بها الدراسات طويلة المدى وأدوات الجيل التالي لاختبار صحة النظريات. يمكن أن تكون الاكتشافات المحتملة التي قد تجلبها هذه التطورات مثيرة ومقلقة. لكن في النهاية سيطور الجيل القادم من العلماء الطريقة التي ننظر بها إلى الكون.

اقرأ أيضًا:

يمكن أن يفسر المجال المغناطيسي القوي أحد أسرار قمرنا

كيف يعمل مرصد جيمس ويب؟

ترجمة: يزن داريوس

تحرير: منال توفيق الضالع