واشنطن – لقد أكدت البيانات الجديدة المربكة أن الكون يتوسع بشكل أسرع مما كان متوقعًا، مما جعل العلماء يتأملون في السبب – ربما يكون هناك عامل مجهول يتعلق بالمكونات الكونية الغامضة، الطاقة المظلمة والمادة المظلمة.

لقد أكدت سنتان من البيانات من تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا الاكتشاف السابق لتلسكوب هابل الفضائي بأن معدل توسع الكون أسرع – بنسبة حوالي 8% – مما يمكن أن يتوقعه علماء الفلك بناءً على ما يعرفونه عن الظروف الأولية في الكون وتطوره على مدار مليارات السنين. يُطلق على هذا التباين اسم توتر هابل.

تظهر الملاحظات التي قام بها ويب، أكثر التلسكوبات الفضائية كفاءة التي تم نشرها على الإطلاق، أنها تستبعد الفكرة القائلة بأن البيانات من سابقتها هابل كانت معيبة بطريقة ما بسبب خطأ في الجهاز.

“هذه هي أكبر عينة من بيانات تلسكوب ويب – أول عامين له في الفضاء – وتؤكد الاكتشاف المحير من تلسكوب هابل الفضائي الذي كنا نتصارع معه لمدة عقد من الزمن – الكون يتوسع الآن بشكل أسرع مما تستطيع أفضل نظرياتنا تفسيره،” قال عالم الفلك آدم ريس، من جامعة جون هوبكنز في ماريلاند، المؤلف الرئيسي للدراسة التي نشرت يوم الاثنين في مجلة الفيزياء الفلكية.

“

نعم، يبدو أنه يوجد شيء مفقود في فهمنا للكون،” أضاف ريس، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 2011 لاكتشافه المشترك لتوسع الكون المتسارع. “فهمنا للكون يحتوي على الكثير من الجهل حول عنصرين — المادة المظلمة والطاقة المظلمة — وهذان يشكلان 96% من الكون، لذا فهذه ليست مسألة صغيرة.”

“يمكن تفسير نتائج ويب لتشير إلى أنه قد تكون هناك حاجة لمراجعة نموذجنا للكون، على الرغم من أنه من الصعب جداً تحديد ما هو ذلك في الوقت الحالي،” قال سيانغ لي، طالب دكتوراه في جامعة جونز هوبكنز في علم الفلك والفيزياء الفلكية ومؤلف مشارك في الدراسة.

المادة المفترضة

المادة المظلمة، التي يُعتقد أنها تشكل حوالي 27% من الكون، هي شكل مفترض من المادة غير المرئية ولكن يُستنتج وجودها بناءً على آثارها الجاذبية على المادة العادية — النجوم، الكواكب، الأقمار، وكل الأشياء على الأرض — والتي تشكل حوالي 5% من الكون.

”

الطاقة المظلمة، التي يُعتقد أنها تشكل حوالي 69% من الكون، هي شكل مفترض من الطاقة تتخلل مساحات شاسعة من الفضاء والتي تعاكس الجاذبية وتدفع توسع الكون المتسارع.

ما الذي قد يفسر معدل التوسع الشاذ؟

“هناك العديد من الفرضيات التي تشمل المادة المظلمة، الطاقة المظلمة، الإشعاع المظلم – على سبيل المثال، النيوترينوات (نوع من الجسيمات دون الذرية الشبحية) – أو أن الجاذبية نفسها قد تكون لها خصائص غريبة كأحد التفسيرات المحتملة”، قال ريس.

استخدم الباحثون ثلاث طرق مختلفة لقياس مقياس معين – المسافات من الأرض إلى المجرات حيث تم توثيق نوع من النجوم المتذبذبة يسمى سيفييد. كانت قياسات ويب وهابل متوافقة.

معدل توسع الكون، وهو رقم يسمى ثابت هابل، يقاس بالكيلومترات في الثانية لكل ميغابارسيك، وهو مسافة تعادل 3.26 مليون سنة ضوئية. السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في عام، والتي تساوي 5.9 تريليون ميل.

وفقًا للنموذج القياسي لعلم الكونيات — بشكل أساسي، الحكمة التقليدية بشأن الكون — يجب أن تكون قيمة ثابت هابل حوالي 67 إلى 68. تعطي بيانات هابل وويب قيمة متوسطة تبلغ حوالي 73، مع نطاق يتراوح بين 70 إلى 76.

حدث الانفجار العظيم قبل 13 إلى 14 مليار سنة، مما بدأ الكون، ومنذ ذلك الحين وهو يتوسع. كشف العلماء في عام 1998 أن هذا التوسع كان في الواقع يتسارع، مع الطاقة المظلمة كسبب مفترض.

دراسة جديدة نظرت في بيانات ويب التي تغطي حوالي ثلث مجموعة هابل الكاملة من المجرات ذات الصلة. أعلن الباحثون في عام 2023 أن بيانات ويب المؤقتة السابقة قد أثبتت نتائج هابل.

“

كيف يمكن حل لغز توتر هابل هذا؟

“نحتاج إلى مزيد من البيانات لوصف هذه الدلالة بشكل أفضل. ما هو حجمها بالضبط (الاختلاف)؟ هل الاختلاف في النطاق السفلي – 4-5% – أو في النطاق العلوي – 10-12% – مما تسمح به البيانات الحالية؟ على مدى أي فترة زمنية كونية تظهر؟ ستساعد هذه في توضيح الأفكار بشكل أكبر،” قال ريس.