”

لدى علم الفلك الحديث سر غير سار: لا يفهم الفلكيون كيف يعمل الكون. تدور المجرات بسرعة أكبر مما يمكن تفسيره بالمادة المرصودة والقوانين الفيزيائية الراسخة. تتحرك المجرات الفردية داخل عناقيد ضخمة من المجرات بسرعة تجعل هذه العناقيد ينبغي ألا توجد. وعندما ينظر الباحثون إلى مجرات بعيدة جدًا، فإنها تتشوه حيث يعمل الفضاء كعدسة عملاقة. هذه التشوهات أكثر مما يمكن أن تفسره نظرية النسبية لأينشتاين.

اقترح العلماء عددًا من التفسيرات المختلفة لهذه الملاحظات. الأكثر شعبية هو أن الكون يسيطر عليه شكل غير مرئي من المادة، يسمى المادة المظلمة، التي تضيف إلى الجاذبية التي تحكم الكون. لكن لم يتم ملاحظة المادة المظلمة بشكل مباشر – ونظرًا لأنها أثبتت أنها مراوغة، يفضل بعض العلماء تفسيرًا آخر.

“

إذا لم يمكن تفسير ما نلاحظه بواسطة القوانين المعروفة في الفيزياء، فربما تكون القوانين المعروفة في الفيزياء 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 بأسره. فهم ما يحدث هو واحد من الأهداف الأكثر إ urgency في علم الفلك – و إعلان حديث من مجموعة من الباحثين قد تناول المشكلة.

”

جهاز طيف الطاقة المظلمة (DESI) يستخدم تلسكوب مايوال في مرصد كيت بيك الوطني في أريزونا لاستطلاع الكون. يمكن لـ DESI تصوير آلاف المجرات البعيدة في وقت واحد. باستخدام 5,000 جهاز تحديد مواقع، يمكن للجهاز قياس طيف الضوء من كل مجرة عبر أطوال موجية تتراوح من 380 إلى 980 نانومتر. تشمل هذه النطاقات الضوء فوق البنفسجي، والطيف المرئي بالكامل، وبعض الأشعة تحت الحمراء.

بدأ DESI عملياته 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 جيراننا الكونيين إلى تلك الواقعة بعيدًا لدرجة أن الضوء الذي رصده DESI قد انبعث قبل 11 مليار سنة. لقد سمح جهاز DESI لعلماء الفلك بإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد غير مسبوقة للكون تمثل 20% من السماء بأكملها.

لقد عرف علماء الفلك منذ زمن طويل أن المجرات في الكون ليست موزعة بشكل سلس عبر الفضاء. على مقاييس طولية تبلغ حوالي مئات الملايين من السنين الضوئية، تتجمع المجرات معًا على أوراق عملاقة تحيط بفجوات هائلة تحتوي على عدد قليل جدًا من المجرات. من نواحٍ عديدة، تشبه توزيع المجرات الرغوة على سطح كوب من البيرة المسكوبة بسرعة، حيث تقع المجرات على أسطح الفقاعات.

حجم الفجوات – حجم الفقاعات في تشبيه البيرة – مرتبط بسرعة الصوت في الكون المبكر. كما هو الحال في الهواء، كان الصوت في الكون المبكر يتكون من مناطق ذات كثافة أعلى وأخرى أقل. أدت المناطق ذات الكثافة الأعلى إلى خلق مناطق ذات جاذبية أعلى، مما سحب المادة في ذلك الاتجاه. في الوقت نفسه، فقدت المناطق ذات الكثافة المنخفضة سحب الجاذبية، مما أسفر عن الهيكل الكوني الرغوي الذي نراه اليوم.

أعلنت مجموعة DESI مؤخرًا عن تحقيقها في حجم الفقاعات على مسافات مختلفة من الأرض. نظرًا لأن سرعة الضوء محدودة، فإن هذا يعادل النظر إلى الوراء في الزمن – عندما كان عمر الكون 20% فقط من عمره الحالي.

من خلال دراسة حجم الفقاعات كدالة للزمان، تمكن العلماء من اختبار نظرية النسبية لأينشتاين، وهي النظرية المقبولة حاليًا للجاذبية. وقد وفر هذا اختبارًا مثاليًا لمعرفة ما إذا كان أينشتاين على صواب – أو إذا كانت نظريته لا تعمل ببساطة على النطاقات الكونية. إذا كان الأمر الأخير صحيحًا، سيتعين على العلماء اختراع نظرية محسنة للجاذبية.

ومع ذلك، كانت قياسات DESI متوافقة جيدًا مع النسبية. بينما لا تستبعد هذه القياسات جميع النظريات الممتدة الممكنة للجاذبية، فإنها بالتأكيد تستبعد بعضها – وستجعل علماء الفلك يعيدون النظر في امتداداتهم المقترحة لنظرية أينشتاين.

تستخدم هذه النتيجة الأخيرة سنة واحدة فقط من بيانات DESI وتعكس تحليلًا أكثر تعقيدًا من الإعلان الذي صدر في أبريل الماضي باستخدام نفس البيانات. ومع ذلك، هناك المزيد من البيانات التي يجب تحليلها. DESI حاليًا في السنة الرابعة من برنامج المراقبة المخطط له لمدة خمس سنوات.

يحلل الباحثون البيانات من السنوات الثلاث الأولى، والتي يأملون في الإعلان عنها في ربيع عام 2025. يتفق الإعلان الأخير مع نتائج أبريل 2024، التي ألمحت إلى أن مجال الطاقة الذي يحرك التوسع المتسارع للكون قد يتغير بمرور الوقت. إذا تم تأكيد هذه النتيجة من خلال تحليل مجموعة البيانات الأكبر، فسوف تغير بشكل كبير فهمنا لطبيعة الكون.