شرح تطور البنية الكونية

توصل بحث أجراه عالم فيتنامي شاب بجامعة ميشيغان (الولايات المتحدة) إلى أدلة على أن الهياكل الكبيرة والاتصالات بين المجرات في الكون تتطور بشكل أبطأ مما تنبأت به نظرية النسبية العامة لأينشتاين.

الدكتور نجوين نهات مينه - الصورة: NVCC

ومع مرور الوقت وتطور الكون ، يتوقع العلماء أن تنمو الهياكل الكبيرة في الكون - شبكة المادة التي تربط المجرات - بمعدل معين تنبأت به نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين. تصبح مناطق المادة المركزة مثل المجرات ومجموعات المجرات أكثر كثافة، في حين تصبح مناطق الفضاء فارغة أكثر فأكثر.

تعرف على المزيد حول الجاذبية والطاقة المظلمة

وأظهر الباحثون في جامعة ميشيغان أيضًا أنه مع تسريع الطاقة المظلمة (نوع من الطاقة التي لا تزال طبيعتها غير معروفة ولكنها موجودة في كل مكان في الكون) لتوسع الكون، أصبح التناقض بين النظرية والبيانات واضحًا بشكل متزايد. المؤلف الرئيسي لهذا العمل هو نجوين نهات مينه - عالم فلك فيتنامي شاب، وطالب سابق في الفيزياء النظرية في جامعة العلوم في مدينة هوشي منه. تم نشر الاكتشاف في مجلة Physical Review Letters، وهي مجلة مصنفة في المرتبة الأولى حسب Google Scholar في الرياضيات والفيزياء. ونظرا لأهمية الاكتشاف، فقد اعتبرت الدراسة عملا بارزا من قبل هيئة تحرير الجمعية الفيزيائية الأمريكية، ونشرتها العديد من المجلات الفيزيائية العالمية. المجرات متصلة ببعضها البعض في جميع أنحاء الكون مثل شبكة العنكبوت العملاقة. توزيعها في الفضاء ليس عشوائيًا، بل يميل إلى التجمع معًا. في الواقع، بدأت شبكة المادة بأكملها في الكون كمجموعات صغيرة من المادة في الكون المبكر، ثم نمت تدريجيًا إلى مجرات فردية، وفي النهاية شكلت مجموعات مجرية وخيوطًا. الكون لا يتكون من المادة وحدها. ومن المرجح أيضًا أن يحتوي على عنصر غامض يسمى الطاقة المظلمة. الطاقة المظلمة تعمل على تسريع توسع الكون بأكمله. وبما أن الطاقة المظلمة تعمل على تسريع توسع الكون، فإنها لها تأثير معاكس على الهياكل الكبيرة. قام الدكتور نهات مينه بتحليل ذلك قائلاً: "إذا كانت الجاذبية تعمل كمضخم يعزز اضطرابات المادة، مما يشجعها على التطور إلى هياكل كبيرة، فإن الطاقة المظلمة تعمل كمخفف يضعف الاضطرابات ويعيق تطور هذه الهياكل". ولذلك، قال: "من خلال فهم كيفية تجميع وتطور الهياكل في الكون، يمكننا أن نتعلم المزيد عن طبيعة الجاذبية والطاقة المظلمة".

اندمجت المادة في الكون المبكر تدريجيًا لتكوين هياكل كونية كبيرة في الفترة المتأخرة - رسم توضيحي: نهات مينه - ماي ثانه

لقد فوجئنا بالقيمة الإحصائية العالية للأدلة على هذا القمع الشاذ للنمو. بصراحة، أشعر وكأن الكون يحاول أن يخبرنا بشيء ما. والآن، يقع على عاتقنا نحن علماء الكونيات تفسير هذه النتائج.

البروفيسور دراجان هوترير

تابع دراسة حركة المجرات

أجرى الدكتور نهات مينه وزملاؤه، البروفيسور دراجان هوتيرير والدكتور يووي وين (كلاهما من جامعة ميشيغان) دراسة حول التطور الزمني للهياكل الكبيرة طوال تطور الكون باستخدام مصادر متعددة لبيانات استكشاف الفضاء. أولاً، استخدموا الخلفية الكونية الميكروية (أو CMB)، والتي تتكون من الفوتونات المنبعثة بعد وقت قصير من الانفجار الكبير الذي خلق الكون، وفقًا لميشيغان نيوز. توفر هذه الفوتونات صورة خاطفة للكون المبكر. عندما تسافر الفوتونات نحو تلسكوباتنا، يمكن أن تنحني مساراتها بسبب الجاذبية التي تتمتع بها الهياكل الكبيرة الموجودة على طول مساراتها. ومن خلال دراسة هذه الظاهرة، يستطيع الباحثون استنتاج بنية وتوزيع المادة في الكون. استغل علماء الكونيات ظاهرة "تشوه الضوء القادم من المجرات الخلفية البعيدة بسبب التفاعلات التجاذبية مع المادة بينها وبين التلسكوبات"، وفكوا هذه التشوهات لتحديد كيفية توزيع المادة بيننا وبين المجرات الخلفية البعيدة. وأوضح نهات مينه لصحيفة ميشيغان نيوز: "الأمر المهم هو أن الخلفية الكونية الميكروية والمجرات الخلفية تقع على مسافات مختلفة من تلسكوباتنا، وبالتالي فإن العدسة الجاذبية الضعيفة للمجرات تعطينا معلومات حول توزيع المادة في الكون في وقت أقرب إلينا من المعلومات حول توزيع المادة المستنتجة من العدسة الجاذبية الضعيفة للخلفية الكونية الميكروية". ولمتابعة تطور البنية في أوقات لاحقة، يواصل علماء الكون دراسة حركات المجرات في الكون القريب. وبما أن المجرات تقع ضمن التأثير الجذبي للهياكل الكونية، فإن حركاتها توفر معلومات مرتبطة بشكل مباشر بتطور تلك البنية.

نتائج بحثية جديدة تفسر "تناقض S8"؟

ويملك الاكتشاف الجديد الذي توصل إليه الباحثون القدرة على حل ما يسمى بـ"تناقض S8" في علم الكونيات. S8 هو معلمة تصف تطور البنية الكونية. نشأت الخلافات عندما استخدم العلماء طريقتين مختلفتين لتحديد قيمة S8 ولم تتفق القيم التي تم الحصول عليها من الطريقتين. الطريقة الأولى تستخدم الفوتونات من الخلفية الكونية للميكروويف، والتي تظهر قيمة S8 أعلى من تلك المستنتجة من قياسات العدسة الجاذبية الضعيفة (التي تمتد وتثني الشكل المرصود للمجرات) وتجمع المجرات. لا يمكن لأي من الطريقتين المذكورتين قياس تطور البنية في الوقت الحاضر. وبدلاً من ذلك، يدرسون البنية في أوقات سابقة، ثم يقومون باستقراءها إلى يومنا هذا على افتراض أن النموذج القياسي هو نموذج دقيق للكون. إن البنية التي تم الحصول عليها من الخلفية الكونية للميكروويف أقرب إلى الكون المبكر، في حين أن البنية التي تم الحصول عليها من العدسات الجاذبية وتجمع المجرات هي من الكون اللاحق، أقرب إلى الوقت الحاضر. وبحسب الدكتور نهات مينه، فإن النتائج التي توصل إليها الباحثون بشأن قمع نمو المادة والبنية في الفترة المتأخرة من عمر الكون سوف تجعل قيمتي S8 من القياسين أعلاه متسقتين تمامًا مع بعضهما البعض.

Tuoitre.vn