:max_bytes(150000):strip_icc()/Survivor4603262403-bc77672556f243dba2e5337d926fa3b0.JPG)
قد تؤدي الملاحظة الأكثر دقة حتى الآن للنجوم البعيدة التي تتغير دوريًا في السطوع إلى إعادة التفكير في المعدل الذي يتمدد به الكون – ربما عن طريق تسوية مشكلة طويلة الأمد في علم الكونيات ، أو تعميقها.
تؤكد الملاحظة وجود تباين بين الطريقتين الرئيسيتين لقياس السرعة الكون تتوسع ، وتتوافق مع أحدهما دون الآخر ، وتقارير دراسة جديدة.
استخدم الباحثون في مجموعة الشموع والمسافات القياسية Stellar البيانات التي جمعتها أوروبا جايا مركبة فضائية للدراسة النجوم المتغيرة Cepheid، والتي تنبض بشكل منتظم ، مما يوفر طريقة لقياس المسافات الكونية بدقة. تتوسع تقنية قياس النجوم القيفائية لتشمل طرقًا أخرى ، مثل تلك التي تعتمد على ملاحظات النوع 1 أ المستعرات الأعظمية.
متعلق ب: يعمل تلسكوب هابل على تحسين لغز معدل تمدد الكون
ناتج الضوء من المستعرات الأعظمية ، الانفجارات العملاقة التي تحدث في نهاية حياة النجوم الكبيرة ، موحدة لدرجة أنها يشار إليها باسم “الشموع القياسية” وتشكل جزءًا مهمًا مما يسميه علماء الفلك “سلم المسافة الكونية”. تضيف طريقة قياس مسافة النجوم Cepheid “درجة” أخرى إلى هذا السلم المجازي ، وقد عزز هذا البحث الجديد هذه الدرجة.
“لقد طورنا طريقة للبحث عن Cepheids التي تنتمي إلى مجموعات النجوم المكونة من عدة مئات من النجوم عن طريق اختبار ما إذا كانت النجوم تتحرك معًا عبر درب التبانة، “دراسة المؤلف المشارك ريتشارد أندرسون ، عالم فيزياء في مدرسة البوليتكنيك الفيدرالية في لوزان (EPFL) في سويسرا ، قال في بيان (يفتح في علامة تبويب جديدة).
قال أندرسون: “بفضل هذه الحيلة ، يمكننا الاستفادة من أفضل معرفة بقياسات غايا المنظر مع الاستفادة من الزيادة في الدقة التي يوفرها العديد من نجوم الكتلة”. “لقد سمح لنا ذلك بدفع دقة مناظر Gaia إلى أقصى حدودها ويوفر أقوى أساس يمكن أن يرتكز عليه سلم المسافة.”
يستخدم سلم المسافة الكونية أيضًا لقياس معدل تمدد الكون ، والمعروف باسم ثابت هابل. تعمق إعادة المعايرة الجديدة هذه لـ “درجة” Cepheid مشكلة معدل تمدد الكون ، والذي أصبح يُعرف باسم “توتر هابل”.
ما هو توتر هابل؟
في أوائل القرن العشرين ، انتشرت موجات الصدمة في الفيزياء وعلم الفلك عندما إدوين هابل كشف دليل على أن الكون ليس ساكنًا ، كما كان يعتقد في ذلك الوقت ، ولكنه في الواقع يتوسع. لذلك أصبح معدل التوسع هذا معروفًا باسم ثابت هابل.
خضع هذا المفهوم إلى اهتزاز كبير في أواخر التسعينيات ، عندما اكتشف علماء الفلك من خلال رصد المستعرات الأعظمية البعيدة أن الكون لا يتوسع فحسب ، بل إنه يفعل ذلك أيضًا. بمعدل متسارع. منذ ذلك الحين ، أصبح قياس ثابت هابل قضية شائكة لعلماء الفلك وعلماء الكون ، لأن هناك طريقتين رئيسيتين لتحديد هذه القيمة – وهما غير متفقين.
طريقة واحدة يستخدم المجراتالسرعات كدالة للمسافة لإيصال قيمة ثابتة هابل تبلغ حوالي 73 ± 1 كيلومترًا في الثانية لكل ميجابرسك (km / s / Mpc) ، مع 1 ميجا فرسك تمثل حوالي 3.26 مليون سنة ضوئية. يُعرف هذا باسم حل “الوقت المتأخر” ، لأنه يأتي من قياسات الكون في الآونة الأخيرة.
الطريقة الأخرى لقياس ثابت هابل تنظر إلى الضوء من حدث بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم يسمى “التشتت الأخير” ، حيث تتحد الإلكترونات مع البروتونات لتشكيل الذرات الأولى. نظرًا لأن الإلكترونات الحرة قد قامت سابقًا بتشتيت الفوتونات (جسيمات الضوء) بشكل كبير ، مما منعها من السفر بعيدًا جدًا ، فإن هذا الحدث يعني أنه تم السماح للضوء فجأة بالسفر عبر الكون بحرية.
يُنظر الآن إلى هذا “الضوء الأول” على أنه الخلفية الكونية الميكروويف (CMB) ، وهو يملأ الكون بشكل موحد تقريبًا ، باستثناء الاختلافات الصغيرة. عندما يقيس علماء الفلك هذه الاختلافات الصغيرة في هذا الإشعاع الأحفوري ، فإنه يتنبأ بقيمة في العصر الحديث لثابت هابل بحوالي 67.5 ± 0.5 كم / ثانية / مليون قطعة.
من الغريب أن الاختلافات بين تقديري ثابت هابل قد ازدادت فقط حيث تم تنقيح تقنيات القياس لكليهما وأصبحت أكثر دقة. يُشار إلى هذا الاختلاف البالغ 5.6 كم / ثانية / ميغاباسك ، والمشاكل العامة المحيطة به ، باسم “توتر هابل”. إنها قضية خطيرة لعلماء الكون ، لأنها تشير إلى وجود خطأ ما في فهمنا للقوانين الفيزيائية الأساسية التي تحكم الكون.
متعلق ب: يتوسع الكون بسرعة كبيرة وقد نحتاج إلى فيزياء جديدة لتفسير ذلك
متغيرات Cepheid تختار جانبًا
أوضح أندرسون سبب أهمية اختلاف بضعة كيلومترات / ثانية / Mpc في ثابت هابل ، حتى مع الأخذ في الاعتبار النطاق الواسع للكون. (يُقدر عرض الكون المرئي وحده بحوالي 29000 MPC.)
قال أندرسون: “هذا التناقض له أهمية كبيرة”. “لنفترض أنك أردت بناء نفق عن طريق الحفر في وجهين متقابلين من الجبل. إذا كنت قد فهمت نوع الصخرة بشكل صحيح وإذا كانت حساباتك صحيحة ، فإن الفتحتين اللتين تحفرهما ستلتقيان في المركز. لكن إذا لم يفعلوا ذلك ، فهذا يعني أنك ارتكبت خطأ – إما أن حساباتك خاطئة أو أنك مخطئ بشأن نوع الصخرة “.
قال أندرسون إن هذا مشابه لتوتر هابل وما يحدث مع ثابت هابل.
وأضاف: “كلما تأكدنا أكثر من دقة حساباتنا ، استنتجنا أن التناقض يعني أن فهمنا للكون خاطئ ، وأن الكون ليس تمامًا كما كنا نعتقد”.
تعني المعايرة المحسّنة لأداة قياس متغير Cepheid أن هذه التقنية “تأخذ جانبًا” أخيرًا في مناقشة توتر هابل ، مما يوفر اتفاقًا مع حل “الوقت المتأخر”.
قال أندرسون: “تؤكد دراستنا معدل التوسع البالغ 73 كم / ثانية / Mpc ، ولكن الأهم من ذلك أنها توفر أيضًا المعايرات الأكثر دقة وموثوقية من Cepheids كأدوات لقياس المسافات حتى الآن”. “هذا يعني أنه يتعين علينا إعادة التفكير في المفاهيم الأساسية التي تشكل أساس فهمنا العام للفيزياء.”
نتائج الفريق لها آثار أخرى أيضًا. على سبيل المثال ، تساعد معايرة Cepheid الأكثر دقة في الكشف بشكل أفضل عن شكل مجرتنا ، كما قال أعضاء فريق الدراسة.
“نظرًا لأن قياساتنا دقيقة جدًا ، فإنها تعطينا نظرة ثاقبة حول هندسة مجرة درب التبانة” ، هذا ما قاله المؤلف الرئيسي للدراسة ماوريسيو كروز رييس ، وهو دكتوراه. طالب في مجموعة أندرسون البحثية ، قال في نفس البيان. “دقيقة للغاية معايرة (يفتح في علامة تبويب جديدة) سيتيح لنا تطويرنا تحديد حجم وشكل مجرة درب التبانة بشكل أفضل كمجرة ذات قرص مسطح وبعدها عن المجرات الأخرى ، على سبيل المثال “.
نُشرت الدراسة الجديدة الأسبوع الماضي في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية (يفتح في علامة تبويب جديدة).
تابعنا على تويتر @Spacedotcom (يفتح في علامة تبويب جديدة) و على فيسبوك (يفتح في علامة تبويب جديدة).
“مدمن ثقافة البوب. عشاق التلفزيون. نينجا الكحول. إجمالي مهووس البيرة. خبير تويتر محترف.”
More Stories
تحرز شركة SpaceX تقدمًا في تقنيات التزود بالوقود في الفضاء من Starship
أطلقت SpaceX صاروخ Falcon 9 في المهمة العشرين التي سجلت الرقم القياسي
العثور على أكثر المؤشرات الواعدة للحياة على كوكب آخر، بإذن من جيمس ويب