Please reload

التدوينات الحديثة

الكون يتوسع - يمكن لموجات الجاذبية أن توضح لنا مدى سرعته

 

الكاتب: تيبي بويو

 

يمكن لموجات الجاذبية، التي اُكتشفت لأول مرة قبل عامين فقط، مساعدة الفلكيين على التوصل إلى قيمة أكثر دقة لمعدل توسع الكون. وفقًا للباحثين في جامعة شيكاغو، يمكن أن يطور تقدير دقيق باستخدام هذه الطريقة في غضون خمس إلى عشر سنوات.

 

في عام 1929 هز إدوين هابل عالم الفلك بعد أن أثبتت ملاحظاته أن الكون ليس ساكنًا، بل هو في حالة توسع مستمرة. ليس هذا فقط ولكن معدل التوسع يتسارع - كلما ابتعد الجسم، كلما ازدادت سرعة تراجعه من وجهة نظرنا. هذه البصيرة تدعم الكثير من علم الكونيات الحديث، وبدون وجود فكرة الكون المتوسع، يمكن ألا يكون هناك شيء مثل نظرية الانفجار الكبير، على سبيل المثال.

 

ومع ذلك، فإن تحديد معدل التوسّع بشكل دقيق، وهو ما يُطلق عليه اسم ثابت هابل، قد أثبت أنه عمل شاق حتى مع الأدوات والتقنيات الحديثة الموجدة في يومنا هذا، بعد قرن تقريبًا من قيام هابل باكتشافه الرائد.

 

يستخدم الفلكيون طريقتين مختلفتين للغاية لحساب ثابت هابل: أحدهما يتضمن تسجيل المسافة إلى جسم بعيد (مثل الكوازار المشرق) ومدى سرعة انتقاله بعيدًا عنا. الكمية الثانية سهلة التحديد نسبيًا حيث أن الضوء يزيد من طول الموجة بسبب التمدد الشامل، ويتحول إلى الجزء الأحمر من الطيف أثناء انحساره - وهذا هو ما يسمى بتأثير دوبلر.

 

ومع ذلك، فإن مسافة القياس أكثر عرضة للخطأ لأن هناك العديد من الخطوات حيث يتم إجراء افتراضات وتقريبات على طول الطريق. ببساطة، إذا استمريت في التقريب في كل خطوة، فإن الأخطاء الطفيفة تزداد ويمكن أن ينتهي الأمر بخطأ كبير للقيمة النهائية.

 

الطريقة الثانية لحساب ثابت هابل هي دراسة إشعاع الخلفية الكوني الميكروي - الإشعاع المتبقي من الانفجار الكبير، أو الوقت الذي بدأ فيه الكون، والذي لا يزال قابلاً للاكتشاف. تعتمد هذه الطريقة أيضًا على بعض الافتراضات حول كيفية عمل الكون.

 

المشكلة هي أنك عندما تقارن بين الطريقتين، لا ينتهي بك الأمر لنتيجة مشابهة.

 

ما تحصل عليه عند مقارنة نتائج الطريقتين هو اختلاف في القيمة بنسبة 10٪. وهذا التناقض كبير للغاية، وهذا هو السبب في أن العديد من علماء الفيزياء الفلكية يبحثون عن طريقة جديدة قد تأتي مع قيمة أكثر دقة لثابت هبل.

 

دانييل هولز، أستاذ في جامعة شيكاغو في الفيزياء، وزملاؤه ربما عثروا على البطاقة الذهبية. من خلال الجمع بين ملاحظات موجات الجاذبية، مثل تلك التي تنتج عن تصادم نجمين، والضوء المنبعث في أعقاب التصادم، يقول العلماء أنه من الممكن حساب ثابت هبل بطريقة جديدة تمامًا.

 

وقال هولز في بيان "ثابت هابل يخبرك عن حجم وعمر الكون. إنها كناية مقدسة منذ ولادة علم الكونيات. إن حساب ذلك بموجات الجاذبية يمكن أن يعطينا منظورًا جديدًا تمامًا في الكون. لسؤال هو: متى يقلب هذا الاكتشاف موازيين اللعبة لعلم الكونيات؟"

 

 

 

مصدر الصورة:unsplash

 

تموجات من الكون المتوسع:

 

إن وجود موجات الجاذبية ، التي تنبأت بها نظرية أينشتاين النسبية العامة قبل حوالي مائة عام، تم تأكيدها مؤخرًا فحسب. وقد تم تسجيل الحدث من قبل مرصد الجاذبية بالليزر Interferometer (LIGO)، الذي حصل مؤسسيه على جائزة نوبل في الفيزياء لهذا الإنجاز.

 

موجات الجاذبية هي أساسا تموجات في نسيج الزمكان التي يتم إنشاؤها بواسطة التفاعلات بين الأجسام الكونية المتسارعة الضخمة جدا، مثل النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء. من نواح عديدة، لا تختلف موجات الجاذبية عن الموجات الناتجة عن رمي الحجر في بركة.

 

تأسست LIGO في عام 1992، لذلك استغرق الأمر 25 عامًا لإثبات وجود موجات الجاذبية، لأن اكتشاف موجة الجاذبية يعتمد على الدقة البالغة. كان على العلماء أن يقيسوا تغير مسافة 1000 مرة أصغر من عرض البروتون باستخدام مقاييس التداخل، التي هي في الأساس مرايا موضوعة على بعد 4 كيلومترات.

 

حدث أول اكتشاف لموجة الجاذبية في 14 سبتمبر 2015، وتم إنتاجه من خلال اصطدام اثنين من الثقوب السوداء - وهو حدث تم الإعلان عنه في 11 فبراير 2016. ومنذ ذلك الحين، لاحظ العلماء عددًا من الأحداث الأخرى، بما في ذلك موجات الجاذبية الناتجة عن اندماج نجمين نيوترونيين. كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها الكشف عن الإشارات الصادرة من نفس المصدر باستخدام كل من التلسكوبات التقليدية التي تكشف الضوء، وكواشف الأمواج الجاذبية التي تستشعر التجاعيد في نسيج الزمكان.

 

كما مكن هذا الاكتشاف الرائع فريق الباحثين في جامعة شيكاغو من ابتكار طريقة جديدة. من خلال قياس الإشارة المنبعثة من النجوم المتصادمة، يمكن للعلماء الحصول على تقدير لكتلتها وطاقتها. عندما يقارنون هذه القراءة مع قوة الموجات الجاذبية، يمكنهم أن يستنتجون بُعدها.

 

يقول هولز أن هذه الطريقة تنطوي على افتراضات أقل حول الكون، الأمر الذي سيجعل من ثابت هابل الكمبيوتر أكثر دقة. والمتغير الهام الوحيد الذي يؤثر على دقة القياس هو مدى تكرار تمكن العلماء من تسجيل موجة الجاذبية. ويقدر هولز وزملاؤه أن اكتشاف 25 قراءات من الاصطدامات النجمية النيوترونية يمكن أن تمكنهم من قياس توسع الكون بدقة تبلغ 3٪. في 200 قراءات، يضيق الخطأ إلى 1 ٪ فقط - وهذا كله قد يستغرق بضع سنوات فقط، حسبما ذكر الباحثون في مجلة نيتشر.

 

يمكن أن تخبرنا القيمة الدقيقة لثابت هبل ما إذا كانت طبيعة الجاذبية قد تغيرت بمرور الوقت أو حتى تسليط الضوء على الطاقة المظلمة، وهي القوة المسؤولة عن توسع الكون. ومن المهم أيضًا أنه من الممكن ان يصل العلماء إلى قيمة أكثر دقة لعمر الكون.

 

قالت مايا فيشباك، وهي طالبة دراسات عليا في جامعة شيكاغو ومؤلفة أخرى في الصحيفة: "مع التصادم الذي شهدناه العام الماضي، كنا محظوظين - كان قريباً منا، لذا كان من السهل العثور عليه وتحليله. سيكون هناك المزيد من اكتشافات المستقبل، لكن حالما نحصل على الجيل التالي من التلسكوبات، يجب أن نكون قادرين على العثور على نظرائهم من أجل هذه الاكتشافات البعيدة أيضًا".

 

قال هولز: "سوف يصبح الامر مثيراً للاهتمام من هنا".

المصدر

Share on Facebook
Share on Twitter
Please reload

تابعنا
ابحث بالتاق
Please reload

الارشيف
  • Black Instagram Icon
  • Black Twitter Icon

Riyadh, Saudi Arabia

  • Black Instagram Icon
  • Black Twitter Icon

الرياض، المملكة العربية السعودية