تظهر بيانات ويب أن “توتر هابل” ليس خطأ تلسكوب هابل

لقد أثار معدل توسع الكون حيرة علماء الفلك لعقود من الزمن. مُسَمًّى ثابت هابل، يختلف هذا الرقم تمامًا اعتمادًا على كيفية الوصول إليه، وهو ما يمثل مصدرًا للحيرة المستمرة لعلماء الفيزياء الفلكية.

الآن، قام فريق من علماء الفلك بحساب معدل التوسع بدقة أكبر باستخدام تلسكوب ويب الفضائي، وهو مرصد فضائي بقيمة 10 مليارات دولار تم إطلاقه في ديسمبر 2021، والتي تم إجراء ملاحظات علمية على الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء منذ يوليو 2022. وباستخدام بيانات ويب، تمكن الفريق من تقليل الضوضاء المستمرة في بيانات رصد هابل للنجوم المستخدمة لقياس الثابت؛ بحث الفريق هو المستضافة حاليا على خادم الطباعة المسبقة arXiv وتم ضبطه للنشر فيه مجلة الفيزياء الفلكية.

هناك طريقتان لقياس توسع الكون، والتي تقدم معدلات مختلفة له. إحدى الطرق هي التنبؤ بالمعدل من إشعاع الخلفية الكونية الميكروي، وهو أقرب ضوء يمكننا رؤيته، والذي يعود تاريخه إلى حوالي 300 ألف سنة بعد الانفجار الكبير. الطريقة الأخرى هي من خلال دراسة مجموعة من النجوم ذات السطوع المتغير تسمى النجوم القيفاوية، والتي تعتبر رائعة لقياس مسافة المجرات وتحولاتها نحو الأحمر، أو كيفية تمدد الضوء المنبعث من تلك المجرات بسبب توسع الكون.

وتؤدي المعدلات المستمدة من هذين النهجين إلى ثوابت هابل المختلفة؛ غالبًا ما يُشار إلى هذا التناقض باسم “توتر هابل”، ويمكن أن يكون بسبب أخطاء في حسابات علماء الفلك أو فيزياء غير معروفة حتى الآن (وبالتالي غير محسوبة).

قبل إطلاق هابل في عام 1990، تراوحت تقديرات الجدول الزمني لتوسع الكون بين 10 مليارات و20 مليار سنة – وهو نطاق كبير – وفقًا لوكالة ناسا. مدونة مصاحبًا للبحث الجديد الذي كتبه آدم ريس، عالم الفلك في معهد علوم التلسكوب الفضائي وجامعة جونز هوبكنز، والمؤلف الرئيسي للورقة الجديدة.

في عام 2021، مجموعة مختلفة من الباحثين إعادة حساب ثابت هابل من أجل العثور على عمر دقيق حديث للكون: 13.77 مليار سنة.

على الرغم من أن رصد النجوم القيفاوية بواسطة تلسكوب هابل الفضائي أدى إلى تحسين كبير في تقديرات العلماء لتوسع الكون، إلا أن ملاحظات ويب للقيفاويات عند الأطوال الموجية القريبة من الأشعة تحت الحمراء تعني أن التلسكوب الأحدث يمكنه تمييز الضوء من النجوم القيفاوية عن ضوء النجوم المجاورة بسهولة أكبر. . لذا، فهو قياس أقل ضجيجًا لثابت هابل وتوتره.

في أكتوبر 2022، أ تزايد فريق مختلف اليقين من التوتر هابل ل 5-سيجما وهذا يعني أن التناقض في المعدلين لا يمثل سوى فرصة واحدة في المليون لأن يكون مجرد صدفة إحصائية.

من الممكن تمامًا -ويمكن القول إنها فرضية أكثر إغراءً- أن علماء الفلك يفتقدون قطعة من اللغز الكوني. وفقًا لمدونة ريس، قد يكون السبب “وجود طاقة مظلمة غريبة، أو مادة مظلمة غريبة، أو مراجعة لفهمنا للجاذبية، أو وجود جسيم أو مجال فريد”. أو بالطبع تراكم الأخطاء. لكن البحث الجديد يؤكد أن التوتر يبقى أه مشدودا للغاية.

تعتبر النتائج أيضًا بمثابة إثبات لتلسكوب هابل الفضائي، الذي من الواضح أنه حصل على أفضل البيانات الممكنة باستخدام التكنولوجيا المتوفرة لديه. لكن ويب يعد مدققًا مفيدًا لعمله، ولملاحظاته الأخرى، مثل مرصد روبن الذي سيبدأ العمل قريبًا، وملاحظاته. المسح التراثي للمكان والزمان الكاميرا – لا تزال قادرة على توضيح طبيعة توسع كوننا.

أكثر: بعد مرور 10 سنوات على ظهور بوزون هيغز، ما هو الشيء الكبير التالي في الفيزياء؟