تواجه الفيزياء الحديثة تحديات كبيرة في فهم كيفية توسع الكون. إليك ما تحتاج لمعرفته حول توتر هابل.
مشكلة كبيرة يواجهها الفيزيائيون مع الكون
قبل نحو قرن من الزمان، حدد عالم الفلك الشهير إدوين هابل أن الكون يتوسع بمعدل متسارع. كلما كانت المجرات أبعد عن الأرض، كلما بدت وكأنها تتحرك بعيدًا عنا بشكل أسرع.
كانت هذه ملاحظة أنيقة تشكل أساس الكثير من علم الكونيات اليوم. لكن تحديد العلاقة الدقيقة بين المسافة التي تفصل الأجسام السماوية ومدى سرعتها في الابتعاد عنا لا يزال أحد أكبر التحديات في علم الفلك الحديث. وبشكل خاص، فإن معدل توسع الكون الدقيق – المعروف بثابت هابل – أصبح نقطة ألم رئيسية حيث تؤدي المحاولات لتحديده إلى أرقام متباينة بشكل واسع.
تتمثل إحدى المشكلات في أنه عندما يحسب العلماء ما يجب أن يكون عليه ثابت هابل، فإنه لا يتطابق تمامًا مع ملاحظات الكون الفعلي. والأسوأ من ذلك، أن الأجهزة الحساسة المختلفة المصممة لقياسه تستمر في الاختلاف مع بعضها البعض. المشكلة كبيرة لدرجة أنها تحمل اسمًا خاصًا: توتر هابل.
الآن، يقول فريق دولي من علماء الفلك إنهم أنتجوا واحدة من أدق القياسات لثابت هابل حتى الآن، والتي يقولون إنها تقربنا خطوة صغيرة نحو معالجة هذه التباينات الواضحة – وربما الإجابة عن بعض الأسئلة الأساسية التي لا تزال تحيط بطبيعة الكون، مثل عمره الحقيقي.
كما هو مفصل في ورقة نُشرت في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية، حدد الفريق قيمة محددة لثابت هابل تبلغ حوالي 73.5 كيلومتر في الثانية لكل ميغابارسيك (حوالي 3.26 مليون سنة ضوئية). وعلى الرغم من أنها قد تكون خطوة في الاتجاه الصحيح، فإن النتائج الأخيرة تبرز مدى صعوبة العلماء في حل هذا التوتر. إنها حالة تعزز احتمال أننا نفهم شيئًا خاطئًا بشكل عميق، أو أن الكون قد يحكمه قوانين فيزيائية لا نزال لم نكتشفها بعد.
قال المؤلف الرئيسي والعالم في معهد تلسكوب الفضاء ستيفانو كاسيرتانو لـ Phys.org: “يتنبأ النموذج الكوني السائد بأن ثابت هابل يجب أن يكون أقل بنسبة عشرة في المئة مما نقيسه مباشرةً”. “هذا ما يعرف بتوتر هابل، والفرق أكبر من خمس مرات من عدم اليقين المشترك بين النماذج والقياسات.”
كانت المحاولات السابقة للوصول إلى القيمة الدقيقة لثابت هابل قد أسفرت عن نتائج متباينة. لتوحيد هذه القياسات في رقم واحد، قام الفريق “بتطوير إطار إحصائي لدمج جميع هذه القياسات معًا بشكل صحيح، ولتحديد أي تناقضات محتملة”، كما قال المؤلف المشارك والعالم في معهد تلسكوب الفضاء آدم ريس لـ Phys.org.
وأضاف كاسيرتانو: “هذه هي أدق قياس حتى الآن، حيث تحقق دقة تبلغ واحد في المئة للمرة الأولى”. “كما وجدنا أنه لا توجد قياس أو خيط واحد حاسم لهذه النتيجة؛ يمكن حذف أي مكون تمامًا، وستظل قيمة ثابت هابل دون تغيير تقريبًا.”
بينما يعد التركيز على قيمة أكثر دقة لثابت هابل خطوة للأمام، لا يزال هناك الكثير من العمل المتبقي.
قال ريس: “يؤكد تأكيد توتر هابل على أهمية إعادة فحص أسس النموذج الكوني الحالي، وتحديد أي ظواهر جديدة قد تعدل تطور الكون”.
“تستبعد هذه الدراسة تفسيرات توتر هابل التي تعتمد على خطأ واحد تم تجاهله في قياسات المسافة المحلية”، استنتج العلماء في ورقتهم. “إذا كان التوتر حقيقيًا، كما تشير الأدلة المتزايدة، فقد يشير إلى فيزياء جديدة تتجاوز النموذج الكوني القياسي.”
المزيد عن توتر هابل: يبدو أن مجرتنا بالكامل محاطة بصفائح ضخمة من المادة المظلمة
تستمر الأبحاث في توسيع آفاق فهمنا للكون، مما يفتح المجال أمام اكتشافات جديدة قد تغير نظرتنا للفيزياء.
