دأكد تلسكوب جيمس ويب الفضائي النتائج التي توصلت إليها التلسكوبات الأصغر حول مدى سرعة توسع الكون. وبدلاً من حل المناقشات الفيزيائية، فإنه يجعل الأمور أسوأ لأن القياسات السابقة تتعارض مع ما يعتقد علماء الفلك أنه يجب أن يحدث. أصداء الانفجار الكبير. هذا لا يعني (على الأرجح) التخلص من معظم ما نعتقد أننا نعرفه عن علم الكونيات. تقول المقالات الشعبيةلكن هذا يترك مشكلة كبيرة يتعين حلها.
لقد توصل علماء الفلك إلى عدة طرق لتحديد مدى سرعة تمدد الكون، وهو قياس له آثار مهمة على عمر الكون ومستقبله. في البداية، جاءت هذه التوقعات مصحوبة بشكوك واسعة النطاق، وبينما تباينت التوقعات الرئيسية، تداخلت أشرطة الخطأ، لذلك لم تكن هناك حاجة للقلق.
ومع ذلك، مع تحسن أدواتنا وزيادة عدد المصادر التي تم فحصها، لم تختف التناقضات. يُعرف هذا الآن باسم “توتر هابل”، والذي يشير إلى ثابت هابل، الذي يحدد العلاقة بين المسافة وسرعة الجسم البعيد.
يستطيع تلسكوب جيمس ويب الفضائي إجراء واحدة من أهم القياسات، وهي المسافات إلى المجرات البعيدة، بدقة أكبر من أي أداة أخرى. وربما اعتقد بعض علماء الفلك أن هذا من شأنه أن يحل مشكلة توتر هابل، مما يوفر إجابة أقرب إلى تلك التي تم الحصول عليها بوسائل أخرى. وبدلاً من ذلك، دعمت نتائج التلسكوبات الأخرى.
“هل سبق لك أن كافحت لرؤية علامة على حافة مجال رؤيتك؟ ماذا تقول؟ ماذا تعني؟ حتى مع أقوى التلسكوبات، فإن “العلامات” التي يحب علماء الفلك دراستها تبدو صغيرة جدًا لدرجة أننا نكافح وقال آدم رايس الأستاذ بجامعة جونز هوبكنز أيضا. تقرير. حصل ريس على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2011 لإثباته أن توسع الكون يتسارع.
وأوضح رايس: “إن التوقيع الذي يريد علماء الكونيات دراسته هو توقيع حد السرعة الكونية، وهو مدى سرعة توسع الكون – وهو رقم يسمى ثابت هابل”. “هويتنا مكتوبة في النجوم في المجرات البعيدة. يخبرنا سطوع بعض النجوم في تلك المجرات عن مدى بعدها، لذلك يخبرنا عن المدة التي استغرقها هذا الضوء للسفر للوصول إلينا، والمجرات “تخبرنا الانزياحات الحمراء مقدار توسع الكون خلال تلك الفترة، وبالتالي فهي تخبرنا بمعدل التوسع.”
فاز ريس بجائزته لمساعدته في إجراء هذا القياس باستخدام المستعرات الأعظم من النوع Ia، التي يكون سطوعها الجوهري أكثر اتساقًا في الذروة. ومع ذلك، فإن هذا يتطلب الانتظار حتى ينفجر النوع الصحيح من المستعر الأعظم. تقدم النجوم التي تسمى المتغيرات القيفاوية بديلا، وهي أكثر وفرة.
ويرتبط سطوع المتغير القيفاوي بالمعدل الذي يتوسع فيه وينكمش، مما يوفر لنا مرة أخرى مقياسًا يمكن استخدامه لحساب المسافة بينهما. أعطتنا المتغيرات القيفاوية أول إشارة لحجم الكون، وكشفت أن المجرات البعيدة تقع خارج مجرة درب التبانة.
ومع ذلك، فهي ليست مشرقة مثل المستعرات الأعظم، ولا يمكن العثور على المتغيرات القيفاوية في المجرات البعيدة. وعلى الرغم من أنها تبعد مئات الملايين من السنين الضوئية، إلا أنها تستطيع معايرة قياسات المستعرات الأعظم، مما يوفر دقة إضافية، ولكن فقط إذا تمكنا من تمييزها عن النجوم العادية القريبة.
يعمل تلسكوب جيمس ويب الفضائي بأطوال موجية تتجاوز نطاق هابل بسهولة، وقد استخدمه ريس وزملاؤه لقياس 320 نجمًا سيفيديًا، استضاف بعضها مستعرات عظمى حديثة في المجرات القريبة نسبيًا NGC 4258 وNGC 5584.
تظهر قياساتهم أن عدم الثقة في دقة هابل أمر غير مبرر، فهو يقيس هذه المجرات بشكل جيد للغاية. ومع ذلك، فإن ما وجده التلسكوبان الفضائيان لم يتوافق تمامًا مع التوقعات المستندة إلى خلفية الموجات الميكروية الكونية.
يبقى توتر هابل دون حل.
وأضاف رايس: “الاحتمال الأكثر إثارة هو وجود تلميح من التوتر حول شيء لا نراه في فهمنا للكون”. “قد يشير هذا إلى طاقة مظلمة غريبة، أو مادة مظلمة غريبة، أو تصحيح لفهمنا للجاذبية، أو وجود جسيم أو مجال فريد.” كما لو أن الطاقة المظلمة الطبيعية والمادة المظلمة ليسا مربكين بدرجة كافية.
وبعد مرور أربعة قرون، كان شكسبير على حق: هناك هناك إن ما في السماء والأرض من أشياء أكثر مما يمكن أن يحلم به أي إنسان في فلسفته، هو محتوى هوراشيو.
تم قبول الدراسة من قبل مجلة الفيزياء الفلكيةوالطبعة المسبقة متاحة ArXiv.org.
نُشرت نسخة سابقة من هذه المقالة في سبتمبر 2023
