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

مع مرور الوقت وتطور الكون ، يتوقع العلماء نموّ هياكل ضخمة في الكون - شبكة المادة التي تربط المجرات - بمعدلٍ تنبأت به نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين. تزداد كثافة المناطق المُركّزة من المادة، مثل المجرات والعناقيد، بينما تزداد مناطق الفضاء فراغًا.

تعرف على المزيد حول الجاذبية والطاقة المظلمة

أظهر باحثون في جامعة ميشيغان أيضًا أنه مع تسارع تمدد الكون بسبب الطاقة المظلمة (وهي نوع من الطاقة مجهولة طبيعته ولكنها منتشرة في الكون)، يزداد التناقض بين النظرية والبيانات وضوحًا. المؤلف الرئيسي لهذا العمل هو نجوين نهات مينه، عالم فلك فيتنامي شاب، طالب سابق في قسم الفيزياء النظرية بجامعة العلوم الطبيعية في مدينة هوشي منه. نُشر الاكتشاف في مجلة "Physical Review Letters"، وهي مجلة مصنفة في المرتبة الأولى على Google Scholar في الرياضيات والفيزياء. ونظرًا لأهمية الاكتشاف، قيّمت هيئة تحرير الجمعية الفيزيائية الأمريكية البحث كعمل متميز، ونشرته العديد من مجلات الفيزياء الدولية. تتصل المجرات ببعضها البعض في كل مكان في الكون كشبكة عنكبوت عملاقة. توزيعها في الفضاء ليس عشوائيًا، بل يميل إلى التجمع. في الواقع، بدأت شبكة المادة بأكملها في الكون من كتل صغيرة من المادة في بدايات الكون، ونمت تدريجيًا إلى مجرات فردية، ثم شكلت في النهاية مجموعات وخيوطًا من المجرات. الكون ليس مكونًا من المادة فحسب، بل يحتوي على الأرجح أيضًا على مكون غامض يُسمى الطاقة المظلمة. تُسرّع الطاقة المظلمة تمدد الكون بأكمله. وعندما تُسرّع الطاقة المظلمة تمدد الكون، يكون لها تأثير معاكس على البُنى الضخمة. وقد حلل الدكتور نهات مينه الأمر قائلًا: "إذا كانت الجاذبية تعمل كمُضخّم يُعزز اضطرابات المادة التي تُحفّزها على النمو لتُشكّل بُنى ضخمة، فإن الطاقة المظلمة تعمل كمُخفّف يُضعف الاضطرابات ويُعيق نمو هذه البُنى". ولذلك، ووفقًا له، "بفهم كيفية تجمّع البُنى في الكون ونموها، يُمكننا فهم 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 بالقوة الإحصائية العالية لهذا الدليل على تثبيط النمو الشاذ. بصراحة، يبدو أن الكون يحاول إخبارنا 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 دراغان هوتيرر والدكتور يوي وي وين (كلاهما من جامعة ميشيغان)، دراسةً حول التطور الزمني للهياكل الكبيرة على مدار تطور الكون، مستخدمين مصادر متعددة لبيانات استكشاف الفضاء. ووفقًا لصحيفة ميشيغان نيوز، استخدموا في البداية إشعاع الخلفية الكونية الميكروي (CMB)، الذي يتكون من فوتونات انبعثت بعد الانفجار العظيم الذي شكّل الكون بفترة وجيزة. تُقدم هذه الفوتونات لمحةً عن الكون المبكر. عندما تصل الفوتونات إلى تلسكوباتنا، يمكن أن تنحني مساراتها بفعل جاذبية الهياكل الكبيرة على طول مساراتها. من خلال دراسة هذه الظاهرة، يمكن للباحثين استنتاج بنية الكون وتوزيع المادة فيه. وقد استفاد علماء الكونيات من ظاهرة "تشوه الضوء القادم من المجرات الخلفية البعيدة بفعل التفاعل التجاذبي مع المادة بينها وبين التلسكوبات"، لفكّ رموز التشوهات لتحديد كيفية توزيع المادة بيننا وبين المجرات الخلفية البعيدة. أوضح مينه لصحيفة ميشيغان نيوز: "المهم هو أن الخلفية الكونية الميكروية والمجرات الخلفية تقع على مسافات مختلفة عن تلسكوباتنا، لذا فإن ضعف تأثير عدسة الجاذبية للمجرات يُعطينا معلومات حول توزيع المادة في الكون في زمن أقرب إلينا من المعلومات حول توزيع المادة المُستنتجة من ضعف تأثير عدسة الجاذبية للخلفية الكونية الميكروية". ولمتابعة تطور البنية الكونية في فترات لاحقة، يواصل علماء الكون دراسة حركة المجرات في الكون القريب. فعندما تقع المجرات ضمن التأثير التجاذبي للبنى الكونية، تُوفر حركتها معلومات مرتبطة مباشرةً بتطور تلك البنية.

نتائج بحثية جديدة تفسر "تناقض S8"؟

قد يُحلّ اكتشاف الباحثين الجديد ما يُسمى بـ"التباس S8" في علم الكونيات. S8 هو مُعامل يصف نمو البنية في الكون. نشأ الخلاف عندما استخدم العلماء طريقتين مختلفتين لتحديد قيمة S8، ولم تتفق القيم التي تم الحصول عليها من الطريقتين. أظهرت الطريقة الأولى، التي استخدمت فوتونات من الخلفية الكونية الميكروية، قيمة S8 أعلى من القيمة المُستنتجة من قياسات عدسة الجاذبية الضعيفة (التي تُمدّد وتُشوّه أشكال المجرات المُرصودة) وانهيار المجرات. لا تقيس أيٌّ من الطريقتين نمو البنية في الوقت الحاضر. بدلاً من ذلك، يدرسون البنية في عصور سابقة ثم يُستخلصون النتائج إلى يومنا هذا، بافتراض أن النموذج القياسي هو النموذج الصحيح للكون. البنية المُستقاة من الخلفية الكونية الميكروية قريبة من الكون المبكر، بينما البنية المُستقاة من عدسة الجاذبية وتجمع المجرات تقع في الكون المتأخر، أقرب إلى الوقت الحاضر. وبحسب الدكتور نهات مينه، فإن النتائج التي توصل إليها الباحثون بشأن قمع نمو المادة والبنية في الكون المتأخر سوف تجعل قيمتي S8 من القياسين متسقتين تمامًا مع بعضهما البعض.

Tuoitre.vn