הסבר על התפתחות המבנה הקוסמי

מחקר בראשות מדען וייטנאמי צעיר מאוניברסיטת מישיגן (ארה"ב) גילה ראיות לכך שמבנים גדולים וקשרים בין גלקסיות ביקום מתפתחים לאט יותר מהצפוי על ידי תורת היחסות הכללית של איינשטיין.

ד"ר Nguyen Nhat Minh - צילום: NVCC

ככל שהזמן עובר והיקום מתפתח, מדענים מצפים שמבנים גדולים ביקום - רשת החומר המחברת גלקסיות - יגדלו בקצב שחזה תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין. אזורים מרוכזים של חומר, כמו צבירי גלקסיות, הופכים צפופים יותר ויותר, בעוד שמרחבים ריקים הופכים ריקים יותר ויותר.

למידע נוסף על כוח משיכה ואנרגיה אפלה

חוקרים מאוניברסיטת מישיגן הראו גם שככל שאנרגיה אפלה (סוג של אנרגיה בעלת אופי לא ידוע אך נפוצה ביקום) מאיצה את התפשטות היקום, הפער בין התיאוריה לנתונים הופך בולט יותר ויותר. המחבר הראשי של העבודה הוא נגוין נאט מין - קוסמולוג וייטנאמי צעיר, סטודנט לשעבר במחלקה לפיזיקה תיאורטית של אוניברסיטת מדעי הטבע, הו צ'י מין סיטי. התגלית פורסמה ב-Physical Review Letters, כתב עת המדורג ראשון במתמטיקה ופיזיקה על ידי גוגל סקולר. בשל חשיבות התגלית, המחקר הוערך כעבודה יוצאת דופן על ידי משרד העורכים של האגודה האמריקאית לפיזיקה ודוח על ידי כתבי עת בינלאומיים רבים לפיזיקה. גלקסיות מחוברות זו לזו בכל מקום ביקום כמו קורי עכביש ענקיים. פיזורן בחלל אינו אקראי אלא נוטה להתרכז יחד. למעשה, כל רשת החומר ביקום החלה מגושים זעירים של חומר ביקום המוקדם, גדלה בהדרגה לגלקסיות בודדות ובסופו של דבר יצרה צבירי גלקסיות וסיבים. היקום אינו מורכב רק מחומר. הוא כנראה מכיל גם מרכיב מסתורי הנקרא אנרגיה אפלה. אנרגיה אפלה מאיצה את התפשטות היקום כולו. כאשר אנרגיה אפלה מאיצה את התפשטות היקום, יש לה השפעה הפוכה על מבנים גדולים. ד"ר נאט מין ניתח: "אם כוח הכבידה פועל כמגבר שמעצים את ההפרעות החומריות המקדמות אותם לצמוח למבנים גדולים, אז אנרגיה אפלה פועלת כמחליש שמחליש את ההפרעות ומעכב את צמיחתם של מבנים אלה." לכן, לדבריו, "על ידי הבנת האופן שבו מבנים ביקום התאספו והתפתחו, נוכל להבין יותר על טבע כוח הכבידה והאנרגיה האפלה."

חומר ביקום המוקדם התאחד בהדרגה למבנים קוסמיים גדולים בתקופה המאוחרת - איור: NHAT MINH - MAI THANH

הופתענו מהעוצמה הסטטיסטית הגבוהה של ראיות אלו לדיכוי צמיחה אנומלית. למען האמת, זה מרגיש כאילו היקום מנסה לומר לנו משהו. עכשיו זה תלוי בנו, הקוסמולוגים, להסביר את הממצאים הללו.

פרופסור דראגן הוטרר

המשך לחקור את תנועת הגלקסיות

ד"ר נאט מין ועמיתיו, פרופסור דראגן הוטרר וד"ר יואוואי וון (שניהם מאוניברסיטת מישיגן), חקרו את האבולוציה המבוססת על זמן של מבנים גדולים לאורך התפתחות היקום באמצעות מקורות מרובים של נתוני חקר החלל. על פי Michigan News, הם השתמשו לראשונה בקרינת הרקע הקוסמית של המיקרוגל (או CMB), המורכבת מפוטונים הנפלטים זמן קצר לאחר המפץ הגדול שיצר את היקום. פוטונים אלה מספקים תמונת מצב של היקום המוקדם. כאשר פוטונים מגיעים לטלסקופים שלנו, מסלוליהם יכולים להתעקם על ידי כוח המשיכה של מבנים גדולים לאורך מסלוליהם. על ידי לימוד תופעה זו, חוקרים יכולים להסיק את המבנה ופיזור החומר ביקום. קוסמולוגים ניצלו את תופעת "האור מגלקסיות רקע רחוקות המעוות על ידי אינטראקציות כבידתיות עם חומר ביניהן לבין טלסקופים", תוך פענוח העיוותים כדי לקבוע כיצד החומר מתפזר בינינו לבין גלקסיות רקע רחוקות. "הדבר החשוב הוא שקרינת הרקע הקוסמית והגלקסיות שבגלקסיות ממוקמות במרחקים שונים מהטלסקופים שלנו, כך שהעדשה הכבידתית החלשה של הגלקסיות נותנת לנו מידע על פיזור החומר ביקום בזמן קרוב אלינו יותר מאשר המידע על פיזור החומר המוסק מעדשת הכבידתית החלשה של קרינת הרקע הקוסמית", הסביר נאט מין ל"מישיגן ניוז". כדי לעקוב אחר התפתחות המבנה בזמנים מאוחרים אף יותר, קוסמולוגים ממשיכים לחקור את תנועת הגלקסיות ביקום הסמוך. כאשר גלקסיות נופלות תחת השפעת הכבידציה של מבנים קוסמיים, תנועותיהן מספקות מידע הקשור ישירות להתפתחות מבנה זה.

תוצאות מחקר חדשות מסבירות את "הסתירה של S8"?

התגלית החדשה של החוקרים עשויה לפתור את מה שמכונה "מחלוקת S8" בקוסמולוגיה. S8 הוא פרמטר המתאר את צמיחת המבנה ביקום. המחלוקת התעוררה כאשר מדענים השתמשו בשתי שיטות שונות כדי לקבוע את ערכו של S8, והערכים שהתקבלו משתי השיטות לא תאמו. השיטה הראשונה, שהשתמשה בפוטונים מרקע המיקרוגל הקוסמי, הראתה ערך S8 גבוה יותר מהערך המוסבר ממדידות של עדשות כבידה חלשות (המותחות ומעוותות את הצורה הנצפית של גלקסיות) וצבירים גלקטיים. אף אחת מהשיטות אינה מודדת את צמיחת המבנה בזמן הנוכחי. במקום זאת, הם חוקרים מבנה בזמנים מוקדמים יותר ולאחר מכן מבצעים אקסטרפולציה לזמן הנוכחי, בהנחה שהמודל הסטנדרטי הוא המודל הנכון של היקום. המבנה המתקבל מרקע המיקרוגל הקוסמי קרוב ליקום המוקדם, בעוד שהמבנה המתקבל מעדשות כבידה וצבירים גלקסיות נמצא ביקום המאוחר יותר, קרוב יותר לזמן הנוכחי. לדברי ד"ר נאט מין, ממצאי החוקרים על דיכוי צמיחת החומר והמבנה בתקופה המאוחרת של היקום יהפכו את שני ערכי ה-S8 משתי המדידות לעולים בקנה אחד לחלוטין זה עם זה.

Tuoitre.vn