هناك لغز محير يدور في الكون. تستمر قياسات معدل التوسع الكوني باستخدام طرق مختلفة في إظهار النتائج المتعارضة. وقد وصف الوضع بأنه "أزمة".
تتركز المشكلة على ما يعرف بثابت هابل. هذه الوحدة التي سميت باسم الفلكي الأمريكي إدوين هابل ، تصف مدى سرعة الكون في التمدد على مسافات مختلفة من الأرض. باستخدام بيانات من القمر الصناعي بلانك التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ، يقدر العلماء أن المعدل هو 46200 ميل في الساعة لكل مليون سنة ضوئية (أو باستخدام وحدات علماء الكون ، 67.4 كيلومتر / ثانية لكل ميجابارسك). لكن الحسابات باستخدام النجوم النابضة تسمى Cepheids تشير إلى أنها 50.400 ميل في الساعة لكل مليون سنة ضوئية (73.4 كم / ثانية / MPC).
إذا كان الرقم الأول صحيحًا ، فهذا يعني أن العلماء كانوا يقيسون المسافات لأجسام بعيدة في الكون بشكل خاطئ لعدة عقود. ولكن إذا كان الثاني صحيحًا ، فقد يضطر الباحثون إلى قبول وجود فيزياء غريبة جديدة. من المفهوم أن علماء الفلك قد عملوا على حل هذا التناقض.
ما يفترض أن يفعله الشخص العادي من هذا الوضع؟ وما مدى أهمية هذا الاختلاف ، الذي يبدو غريباً بالنسبة إلى الغرباء؟ من أجل الوصول إلى الجزء السفلي من الاشتباك ، استدعى Live Science باري مادور ، عالم الفلك في جامعة شيكاغو وعضو أحد الفرق التي تقوم بقياسات ثابت هابل.
تبدأ المشكلة مع إدوين هابل نفسه. في عام 1929 ، لاحظ أن المجرات البعيدة كانت تتحرك بعيدًا عن الأرض بشكل أسرع من نظيراتها الأقرب. وجد علاقة خطية بين المسافة التي كان جسم ما من كوكبنا والسرعة التي كان ينحسر بها.
قال مادور لـ Live Science: "هذا يعني أن شيئًا مخيفًا يحدث". "لماذا نكون مركز الكون؟ الجواب ، الذي ليس بديهيًا ، هو أنه لا يتحرك. هناك مساحة متزايدة بين كل شيء."
أدرك هابل أن الكون كان يتوسع ، وبدا أنه يفعل ذلك بمعدل ثابت - وبالتالي ثابت هابل. قام بقياس القيمة لتكون حوالي 342،000 ميل في الساعة لكل مليون سنة ضوئية (501 كم / ثانية / MPC) - أكبر تقريبًا 10 مرات مما يتم قياسه حاليًا. على مر السنين ، قام الباحثون بتحسين هذا المعدل.
قال مادور إن الأمور أصبحت أكثر غرابة في أواخر التسعينيات ، عندما لاحظ فريقان من علماء الفلك أن المستعرات الأعظمية البعيدة كانت باهتة ، وبالتالي أبعد مما كان متوقعًا. هذا يشير إلى أنه لم يكن الكون يتوسع فحسب ، بل كان يتسارع أيضًا في توسعه. سمى علماء الفلك سبب هذه الظاهرة الغامضة الطاقة المظلمة.
بعد أن قبل أن الكون يفعل شيئًا غريبًا ، تحول علماء الكون إلى المهمة الواضحة التالية: قياس التسارع بأكبر قدر ممكن من الدقة. من خلال القيام بذلك ، كانوا يأملون في استعادة تاريخ الكون وتطوره من البداية إلى النهاية.
شبه مادور هذه المهمة بالسير في مضمار السباق والحصول على لمحة واحدة عن الخيول التي تدور حول الحقل. من هذه المعلومات فقط ، هل يمكن لأي شخص أن يستنتج من أين بدأت جميع الخيول وأي منها سيفوز؟
قد يبدو من المستحيل الإجابة عن هذا النوع من الأسئلة ، لكن ذلك لم يمنع العلماء من المحاولة. على مدى السنوات العشر الماضية ، كان القمر الصناعي بلانك يقيس خلفية الميكروويف الكونية ، وهو صدى بعيد للانفجار الكبير ، والذي يوفر لقطة للكون الرضيع منذ 13 مليار سنة. باستخدام بيانات المرصد ، يمكن لعلماء الكون التحقق من عدد ثابت هابل بدرجة غير عادية من عدم اليقين.
قال مادور "إنها جميلة". وقال مادور "إنه يتناقض مع ما كان يفعله الناس منذ 30 عامًا".
على مدى هذه العقود الثلاثة ، استخدم الفلكيون أيضًا التلسكوبات للنظر في Cepheids البعيدة وحساب ثابت هابل. تومض هذه النجوم بمعدل ثابت اعتمادًا على سطوعها ، بحيث يمكن للباحثين تحديد مدى سطوع Cepheid على أساس نبضه. من خلال النظر في مدى تعتيم النجوم بالفعل ، يمكن لعلماء الفلك حساب المسافة إليها. لكن تقديرات ثابت هابل باستخدام سيفيد لا تتطابق مع تقديرات بلانك.
قد يبدو التناقض صغيرًا إلى حد ما ، ولكن كل نقطة بيانات دقيقة تمامًا ولا يوجد تداخل بين أوجه عدم اليقين. وقال مادور إن الجانبين المختلفين وجهوا أصابع الاتهام نحو بعضهم البعض قائلين إن خصومهم تضمنوا أخطاء في التخلص من نتائجهم.
لكنه أضاف أن كل نتيجة تعتمد على أعداد كبيرة من الافتراضات. بالعودة إلى تشابه سباق الخيل ، شبهه مادور بمحاولة معرفة الفائز أثناء الاضطرار إلى استنتاج الحصان الذي سيتعب أولاً ، والذي سيكتسب دفعة مفاجئة من الطاقة في النهاية ، والتي ستنزلق قليلاً على الرطب رقعة من العشب من أمطار الأمس والعديد من المتغيرات الأخرى التي يصعب تحديدها.
قال مادور إذا كانت فرق سيفيدس مخطئة ، فهذا يعني أن علماء الفلك يقيسون المسافات في الكون بشكل غير صحيح طوال الوقت. ولكن إذا كان بلانك مخطئًا ، فمن المحتمل أن يتم إدخال الفيزياء الجديدة والغريبة في نماذج علماء الكون من الكون. تتضمن هذه النماذج أقراصًا مختلفة ، مثل عدد أنواع الجسيمات دون الذرية المعروفة باسم النيوترينوات الموجودة ، ويتم استخدامها لتفسير بيانات القمر الصناعي لخلفية الميكروويف الكونية. قال مادور ، من أجل التوفيق بين قيمة بلانك لثابت هابل مع النماذج الحالية ، يجب تعديل بعض الأوجه ، لكن معظم الفيزيائيين ليسوا على استعداد للقيام بذلك بعد.
على أمل توفير نقطة بيانات أخرى يمكن أن تتوسط بين الجانبين ، نظر مادور وزملاؤه مؤخرًا في ضوء النجوم العملاقة الحمراء. تصل هذه الأجسام إلى نفس سطوع الذروة في نهاية حياتها ، مما يعني أنه ، كما هو الحال مع السيفويد ، يمكن لعلماء الفلك أن ينظروا في مدى خافت ظهورهم من الأرض للحصول على تقدير جيد لمسافةهم ، وبالتالي حساب ثابت هابل.
قدمت النتائج ، التي صدرت في يوليو ، رقمًا بين القياسين السابقين: 47،300 ميل في الساعة لكل مليون سنة ضوئية (69.8 كم / ثانية / MPC). وتضمن عدم اليقين ما يكفي من التداخل للاتفاق المحتمل مع نتائج بلانك.
لكن مادور قال إن الباحثين لا يفرقون فلينهم الشمبانيا حتى الآن. وقال "أردنا أن نكسر التعادل". "لكنها لم تقل هذا الجانب أو أن هذا الجانب على حق. وقالت إن هناك انحدارا أكثر بكثير مما كان يعتقده الجميع من قبل."
فرق أخرى لها وزنها. مجموعة تدعى عدسات H0 في COSMOGRAIL's Wellspring (H0LICOW) تبحث في الأشياء الساطعة البعيدة في الكون المبكر تسمى الكوازارات التي تم إضاءة ضوءها بجاذبية بواسطة أجسام ضخمة بيننا وبينهم. من خلال دراسة هذه النجوم الزائفة ، توصلت المجموعة مؤخرًا إلى تقدير أقرب إلى جانب علماء الفلك. يمكن أن توفر المعلومات من مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) ، الذي ينظر في موجات الجاذبية من النجوم النيوترونية المتعطلة ، نقطة بيانات أخرى مستقلة. وقال مادور إن مثل هذه الحسابات لا تزال في مراحلها الأولى ، ولم تصل بعد إلى مرحلة النضج الكامل.
من جانبه ، قال مادور إنه يعتقد أن الرقم المتوسط بين بلانك وقيمة علماء الفلك سيسود في النهاية ، على الرغم من أنه لن يراهن كثيرًا على هذا الاحتمال في الوقت الحالي. ولكن حتى يتم التوصل إلى بعض الاستنتاجات ، فإنه يود أن يرى مواقف الباحثين متدنية قليلاً.
وقال "وضع الكثير من الزبد فوق هذا من قبل الناس الذين يصرون على حقهم". "من المهم بما فيه الكفاية أنه يحتاج إلى حل ، ولكن الأمر سيستغرق بعض الوقت."
