By Hafifah Aman 
قد تؤدي المراقبة الأكثر دقة للنجوم البعيدة التي تتغير دوريًا في السطوع إلى إعادة التفكير في المعدل الذي يتوسع به الكون – ربما عن طريق حل أو تعميق مشكلة طويلة الأمد في علم الكونيات.
تؤكد الملاحظة الفرق بين الطريقتين الرئيسيتين لقياس السرعة الكون تتوسع ، بما يتفق مع واحد ولكن ليس الآخر ، دراسة جديدة تقارير.
استخدم باحثون من Stellar Standard Candles and Distant Group البيانات التي تم جمعها بواسطة Europa. يُسلِّم المركبة الفضائية للاستكشاف النجوم المتغيرة Cepheidالتي تنبض بشكل منتظم وتوفر وسيلة لقياس المسافات الكونية بدقة. تتوسع تقنية قياس النجوم القيفائية على طرق أخرى تعتمد على ملاحظات النوع 1 أ. المستعرات الأعظمية.
متعلق ب: تلسكوب هابل يحل لغز معدل تمدد الكون
ناتج الضوء من المستعرات الأعظمية ، الانفجارات العملاقة التي تحدث في نهاية حياة النجوم الضخمة ، متسقة لدرجة أنها يشار إليها باسم “الشموع الثابتة” وهي جزء أساسي مما يسميه علماء الفلك “سلم المسافة الكونية”. يضيف نظام قياس المسافة النجمية Cepheid “درجة” أخرى إلى هذا السلم المجازي ، وهذا البحث الجديد يقوي هذه الدرجة.
“لقد طورنا طريقة للبحث عن Cepheids في مجموعات من عدة مئات من النجوم عن طريق اختبار ما إذا كانت النجوم تتحرك معًا. درب التبانة، “دراسة المؤلف المشارك ريتشارد أندرسون ، عالم فيزياء في مدرسة البوليتكنيك الفيدرالية في لوزان (EPFL) في سويسرا ، قال في بيان (يفتح في علامة تبويب جديدة).
قال أندرسون: “بفضل هذه الحيلة ، يمكننا الاستفادة من معرفتنا الممتازة بقياسات غايا المنظر مع الاستفادة من الزيادة في الدقة التي توفرها العديد من نجوم الكتلة”. “لقد سمح لنا ذلك بدفع دقة مناظر Gaia إلى حدودها ويوفر قاعدة صلبة لإسناد سلم المسافة.”
يستخدم مقياس المسافة الكونية أيضًا لقياس معدل تمدد الكون ، يسمى ثابت هابل. هذه إعادة البناء الجديدة لـ Cepheid “الجري” تعمق مشكلة معدل تمدد الكون ، والمعروفة باسم “توتر هابل”.
ما هو توتر هابل؟
في أوائل القرن العشرين ، اجتاحت موجات الصدمة الفيزياء وعلم الفلك إدوين هابل لقد كشفت عن أدلة على أن الكون لم يكن ساكنًا ، كما كان يعتقد في ذلك الوقت ، ولكنه كان في الواقع يتوسع. ومن ثم يُعرف معدل التوسع هذا بثابت هابل.
خضع هذا المفهوم إلى اهتزاز كبير في أواخر التسعينيات ، عندما اكتشف علماء الفلك من خلال ملاحظاتهم للمستعرات الأعظمية البعيدة أن الكون لم يكن يتوسع فحسب ، بل كان يفعل ذلك بالفعل. بمعدل متسارع. منذ ذلك الحين ، أصبح قياس ثابت هابل مشكلة صعبة لعلماء الفلك وعلماء الكون ، لأن هناك طريقتان رئيسيتان لتحديد هذه القيمة – وهما غير متفقين.
استخدام مرة واحدة المجراتالسرعات كدالة للمسافة لإعطاء قيمة ثابتة هابل تبلغ حوالي 73 ± 1 كيلومتر في الثانية لكل ميجابرسك (km / s / Mpc) ، 1 ميغا فرسك تمثل 3.26 مليون سنة ضوئية. وهذا ما يسمى بالحل “المتأخر” لأنه يأتي من قياسات الكون في الآونة الأخيرة.
الطريقة الأخرى لقياس ثابت هابل هي النظر إلى الضوء من حدث ما بعد مرور بعض الوقت .الانفجار العظيم ما يسمى بـ “التشتت الأخير” هو المكان الذي تتحد فيه الإلكترونات مع البروتونات لتشكيل الذرات الأولى. نظرًا لأن الإلكترونات الحرة قد قامت سابقًا بتفريق الفوتونات (جسيمات الضوء) بشكل كبير ، مما منعها من السفر بعيدًا جدًا ، فقد سمحت هذه الظاهرة للضوء بالسفر فجأة بحرية عبر الكون.
هذا “الضوء الأول” يُرى الآن الخلفية الكونية الميكروويف (CMB) ، وهو يملأ الكون بشكل موحد تقريبًا ، باستثناء الاختلافات الصغيرة. عندما يقيس علماء الفلك هذه الاختلافات الصغيرة في إشعاع هذه الحفرية ، فإنه يتنبأ بقيمة في العصر الحديث لثابت هابل بحوالي 67.5 ± 0.5 كم / ثانية / Mpc.
نمت الفروق بين تقديري ثابت هابل بشكل واضح حيث تم تحسين تقنيات القياس لكليهما وأصبحت أكثر دقة. ويشار إلى هذا الاختلاف البالغ 5.6 كم / ثانية / متر في الساعة ، والمشكلة العامة المحيطة به ، باسم “توتر هابل”. هذه مشكلة خطيرة لعلماء الكون لأنها تشير إلى وجود خطأ في فهمنا للقوانين الفيزيائية الأساسية التي تحكم الكون.
متعلق ب: يتوسع الكون بسرعة كبيرة لدرجة أنه قد تكون هناك حاجة لفيزياء جديدة لتفسير ذلك
متغيرات Cebit حدد صفحة
أوضح أندرسون سبب الاختلاف في ثابت هابل هو بضعة كيلومترات / ثانية / mbc ، بالنظر إلى اتساع الكون. (يُقدَّر عرض الكون المرئي وحده بحوالي 29000 MPC.)
قال أندرسون: “هذا التناقض له أهمية كبيرة”. “لنفترض أنك تريد حفر نفق عبر جوانب متقابلة من الجبل. إذا فهمت نوع الصخرة بشكل صحيح وكانت حساباتك صحيحة ، فستلتقي الفتحتان اللتان قمت بحفرهما في المركز. ولكن إذا لم يحدثا ذلك ، ثم تكون قد ارتكبت خطأ – قد تكون حساباتك خاطئة أو تكون مخطئًا بشأن نوع الصخرة “.
قال أندرسون إن هذا مشابه لتوتر هابل وما يحدث في ثابت هابل.
وأضاف: “كلما أكدنا أن حساباتنا دقيقة ، زاد احتمال استنتاجنا أن التناقض هو أن فهمنا للكون خاطئ وأن الكون ليس كما كنا نعتقد”.
تعني المعايرة المحسّنة لأداة قياس Cepheid المتغيرة أن التقنية “تأخذ جانبًا” أخيرًا في مناقشة شد هابل ، مما يوفر اتفاقًا مع حل “تأخير الوقت”.
قال أندرسون: “تؤكد دراستنا معدل توسع يبلغ 73 كم / ثانية / Mpc ، ولكن الأهم من ذلك أنها توفر المعايرات الأكثر دقة وموثوقية للقيفيات كأدوات قياس المسافة حتى الآن”. “هذا يعني أننا بحاجة إلى إعادة التفكير في المفاهيم الأساسية التي تشكل أساس فهمنا الكامل للفيزياء.”
قرارات الفريق لها آثار أخرى أيضًا. على سبيل المثال ، تساعدنا معايرة Cepheid الأكثر دقة في الكشف بشكل أفضل عن شكل مجرتنا ، كما قال أعضاء الفريق.
قال المؤلف الرئيسي للدراسة ماوريسيو كروز رييس ، دكتوراه: “قياساتنا دقيقة للغاية لدرجة أنها توفر نظرة ثاقبة لهندسة درب التبانة”. طالب في مجموعة أندرسون البحثية ، قال في نفس التقرير. “دقيق جدا معايرة (يفتح في علامة تبويب جديدة) ستسمح لنا صيغتنا بتحديد حجم وشكل مجرة درب التبانة بشكل أفضل كمجرة ذات قرص مسطح وبعدها عن المجرات الأخرى.
نُشرت الدراسة الجديدة الأسبوع الماضي في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية (يفتح في علامة تبويب جديدة).
تابعنا @ على تويترspacedotcom (يفتح في علامة تبويب جديدة) و على فيسبوك (يفتح في علامة تبويب جديدة).