”

يُخفي علم الفلك الحديث سرًا مُرًا: إذ لا يفهم الفلكيون كيف يعمل الكون. فالمجرات تدور بسرعة تفوق ما يُمكن تفسيره بالمواد المرصودة وقوانين الفيزياء الراسخة. كما أن المجرات الفردية ضمن العناقيد الضخمة من المجرات تتحرك بسرعة بحيث لا ينبغي أن توجد تلك العناقيد. وعندما ينظر الباحثون إلى المجرات البعيدة جدًا، فإنهم يجدونها مشوهة، حيث يعمل الفضاء كعدسة عملاقة. وهذا التشوه يفوق ما تستطيع نظريّة آينشتاين للنسبية تفسيره.

اقترح العلماء عددًا من التفسيرات المختلفة لهذه الملاحظات. وأكثرها شيوعًا هو أن الكون يهيمن عليه شكل غير مرئي من المادة، يُسمى المادة المظلمة، والذي يضيف إلى القوة الجاذبية التي تحكم الكون. ولكن المادة المظلمة لم تُرصد بشكل مباشر أبدًا – ولأنها ثبت أنها غامضة، يفضل بعض العلماء تفسيرًا مختلفًا.

إذا لم يكن ما نلاحظه قابلاً للتفسير وفقًا للقوانين الفيزيائية المعروفة، فربما تكون القوانين الفيزيائية المعروفة خاطئة — أو على الأقل غير كاملة. ربما تحتاج النظرية المقبولة للجاذبية إلى مراجعة. أو ربما ما يصف سلوك المادة في النظام الشمسي لا يعمل عند تطبيقه على الكون بأكمله. إن فهم ما يحدث هو أحد أهم أهداف علم الفلك الملحة — وقد أعلن تحالف من الباحثين مؤخراً عن رأيه في هذه المشكلة.

يستخدم أداة طيف الطاقة المظلمة (DESI) تلسكوب مايال في مرصد كيت بيك الوطني في أريزونا لدراسة الكون. يمكن لـ DESI تصوير آلاف المجرات البعيدة في وقت واحد. باستخدام 5000 جهاز تحديد موضع، يمكن للجهاز قياس طيف الضوء من كل مجرة عبر أطوال موجية تتراوح من 380 إلى 980 نانومتر. تتضمن هذه النطاقات الضوء فوق البنفسجي، والطيف المرئي بالكامل، وبعض الأشعة تحت الحمراء.

بدأ تشغيل DESI في عام 2021، وقد أعلنوا عن نتائج تحليل السنة الأولى من البيانات المسجلة. لقد درسوا ما يقرب من 5 ملايين مجرة، على مسافات تتراوح من محيطنا الكوني إلى تلك الموجودة بعيدًا جدًا لدرجة أن الضوء الذي رصده DESI قد انبعث قبل 11 مليار سنة. أتاحت أداة DESI لعلماء الفلك إنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد غير مسبوقة للكون تمثل 20٪ من السماء بأكملها.

لطالما عرف علماء الفلك أن مجرات الكون ليست موزعة بسلاسة في جميع أنحاء الفضاء. على المقاييس الطولية التي تبلغ مئات ملايين السنين الضوئية تقريبًا، تتجمع المجرات معًا على صفائح عملاقة تحيط بفراغات هائلة، والتي تحتوي على عدد قليل جدًا من المجرات. في كثير من النواحي، يشبه توزيع المجرات رغوة الجزء العلوي من كوب من البيرة المسكوبة بسرعة، حيث تقع المجرات على أسطح الفقاعات.

يُرتبط حجم الفراغات – حجم الفقاعات في تشبيه البيرة – بسرعة الصوت في الكون المبكر. كما هو الحال في الهواء، يتكون الصوت في الكون المبكر من مناطق ذات كثافة أعلى وأقل. أدت مناطق الكثافة الأعلى إلى خلق مناطق ذات جاذبية أعلى، والتي جذبت المادة في ذلك الاتجاه. في هذه الأثناء، فقدت مناطق الكثافة المنخفضة معركة الجاذبية، مما أدى إلى الهيكل الكوني الرغوي الذي نراه اليوم.

أعلن تعاون DESI مؤخراً عن بحث حجم الفقاعات على مسافات مختلفة من الأرض. ولأن سرعة الضوء محدودة، يُعادل هذا النظر إلى الوراء في الزمن – عندما كان عمر الكون 20% فقط من عمره الحالي.

من خلال دراسة حجم الفقاعات كدالة للزمن، تمكن العلماء من اختبار نظرية آينشتاين للنسبية، وهي النظرية المقبولة حاليًا للجاذبية. وقد وفر هذا أرضية اختبار مثالية للتحقق مما إذا كان آينشتاين محقاً – أم أن نظريته لا تعمل على المقاييس الكونية. وإذا كان هذا الأخير صحيحاً، فسيتعين على العلماء ابتكار نظرية محسّنة للجاذبية.

ومع ذلك، كانت قياسات DESI متوافقة مع النسبية. وفي حين أن هذا القياس لا يستبعد جميع النظريات الموسعة المحتملة للجاذبية، إلا أنه بالتأكيد يستبعد بعضها – وسيُسبب إعادة النظر من قبل الفلكيين في امتداداتهم المقترحة لنظرية آينشتاين.

تُظهر هذه النتيجة الحديثة، التي تعتمد على سنة واحدة فقط من بيانات DESI، تحليلاً أكثر تطوراً من الإعلان الذي صدر في أبريل الماضي واستند إلى نفس البيانات. ومع ذلك، لا يزال هناك قدر كبير من البيانات التي يتعين تحليلها. ويجري حاليًا تنفيذ برنامج DESI الرصدي المخطط له على خمس سنوات، في عامه الرابع.

يقوم الباحثون بتحليل البيانات من السنوات الثلاث الأولى، والتي يأملون في الإعلان عنها في ربيع عام 2025. ويتوافق الإعلان الأخير مع نتائج أبريل 2024، والتي أشارت إلى أن المجال الطاقي الذي يدفع توسع الكون المتسارع قد يتغير بمرور الوقت. وإذا تأكدت هذه النتيجة من خلال تحليل مجموعة البيانات الأكبر، فسوف يغير ذلك فهمنا لطبيعة الكون بشكل كبير.

هذا القسم الأخير من مقال أطول.