حقوق الصورة: ESA
قبل بضع سنوات فقط ، قام علماء الفلك بزعزعة النماذج الحالية للكون بنظرية الطاقة المظلمة. الذي يقول أن تمدد الكون يتسارع في الواقع. بالنظر إلى عناقيد المجرات البعيدة - على بعد 10 مليارات سنة ضوئية - وجد علماء الفلك في وكالة الفضاء الأوروبية أنهم يحتويون على مادة مركزة أكثر مما تتوقعه نظرية الطاقة المظلمة. إذا كانت المادة مركزة للغاية ، لا يمكن أن يكون الكون طاقة مظلمة بنسبة 70٪.
أعاد مرصد الأشعة السينية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، XMM-Newton ، بيانات جديدة محيرة عن طبيعة الكون. في مسح لمجموعات بعيدة من المجرات ، وجد XMM-Newton اختلافات محيرة بين مجموعات المجرات اليوم وتلك الموجودة في الكون قبل حوالي سبعة آلاف مليون سنة. يزعم بعض العلماء أن هذا يمكن تفسيره على أنه يعني أن "الطاقة المظلمة" التي يعتقد معظم الفلكيين الآن أنها تسيطر على الكون ببساطة غير موجودة؟
تمت دراسة ملاحظات ثماني مجموعات بعيدة من المجرات ، أبعدها حوالي 10 آلاف مليون سنة ضوئية ، من قبل مجموعة دولية من علماء الفلك بقيادة ديفيد لوم من مركز أبحاث وتكنولوجيا الفضاء التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESTEC) في هولندا. وقارنوا هذه المجموعات بتلك الموجودة في الكون القريب. أجريت هذه الدراسة كجزء من مشروع XMM-Newton Omega الأكبر ، الذي يبحث في كثافة المادة في الكون تحت قيادة Jim Bartlett من College de France.
مجموعات المجرات هي بواعث هائلة من الأشعة السينية لأنها تحتوي على كمية كبيرة من الغاز عالي الحرارة. يحيط هذا الغاز بالمجرات بنفس الطريقة التي يحيط بها البخار بالساونا. من خلال قياس كمية وطاقة الأشعة السينية من الكتلة ، يمكن للفلكيين تحديد درجة حرارة غاز الكتلة وكتلة الكتلة أيضًا.
نظريًا ، في الكون حيث كثافة المادة عالية ، ستستمر مجموعات المجرات في النمو مع مرور الوقت ، وبالتالي ، في المتوسط ، يجب أن تحتوي على كتلة أكبر الآن مما كانت عليه في الماضي.
يعتقد معظم علماء الفلك أننا نعيش في عالم منخفض الكثافة حيث تمثل مادة غامضة تعرف باسم "الطاقة المظلمة" 70٪ من محتوى الكون ، وبالتالي ، تنتشر في كل شيء. في هذا السيناريو ، يجب أن تتوقف مجموعات المجرات عن النمو مبكرًا في تاريخ الكون وتبدو لا يمكن تمييزها عمليا عن تلك الموجودة اليوم.
في ورقة ستنشر قريبًا في المجلة الأوروبية لعلم الفلك والفيزياء الفلكية ، يقدم علماء الفلك من مشروع XMM-Newton Omega نتائج تظهر أن مجموعات المجرات في الكون البعيد ليست مثل مجموعات اليوم. يبدو أنها تعطي الأشعة السينية أكثر من اليوم. ومن الواضح أن مجموعات المجرات غيرت مظهرها مع مرور الوقت.
في ورقة مصاحبة ، يستخدم آلان بلانشارد من Laboratoire d’Astrophysique de l’Oservservatoire Midi-Pyr؟ ns وفريقه النتائج لحساب كيفية تغير وفرة مجموعات المجرات مع مرور الوقت. يقول بلانشارد ، "كان هناك عدد أقل من مجموعات المجرات في الماضي".
تشير هذه النتيجة إلى أن الكون يجب أن يكون بيئة عالية الكثافة ، في تناقض واضح مع "نموذج التوافق" ، الذي يفترض كونًا يحتوي على طاقة مظلمة تصل إلى 70٪ وكثافة منخفضة جدًا للمادة. يعرف بلانشارد أن هذا الاستنتاج سيكون مثيرًا للجدل إلى حد كبير ، قائلاً: "لتوضيح هذه النتائج ، يجب أن يكون لديك الكثير من المادة في الكون وهذا لا يترك مجالًا كبيرًا للطاقة المظلمة".
للتوفيق بين ملاحظات XMM-Newton الجديدة ونماذج التوافق ، يجب على الفلكيين أن يعترفوا بوجود فجوة أساسية في معرفتهم حول سلوك العناقيد ، وربما المجرات داخلها. على سبيل المثال ، يجب على المجرات في العناقيد البعيدة أن تضخ طاقة في الغاز المحيط بها أكثر مما هو مفهوم حاليًا. هذه العملية يجب أن تنحسر تدريجياً مع نمو الكتلة والمجرات داخلها.
بغض النظر عن الطريقة التي يتم بها تفسير النتائج ، أعطى XMM-Newton لعلماء الفلك فكرة جديدة عن الكون ولغزًا جديدًا. بالنسبة لاحتمال أن تكون نتائج XMM-Newton خاطئة ببساطة ، فهي في طور التأكيد من خلال ملاحظات الأشعة السينية الأخرى. إذا أعاد هؤلاء الإجابة نفسها ، فقد نضطر إلى إعادة التفكير في فهمنا للكون.
محتويات الكون
يعتقد على نطاق واسع أن محتوى الكون يتكون من ثلاثة أنواع من المواد: المادة الطبيعية ، المادة المظلمة والطاقة المظلمة. تتكون المادة الطبيعية من الذرات التي تتكون منها النجوم والكواكب والبشر وكل شيء مرئي آخر في الكون. على الرغم من تواضعها ، فإن المادة الطبيعية تكاد تكون مسؤولة عن نسبة صغيرة من الكون ، في مكان ما بين 1٪ و 10٪.
وكلما لاحظ الفلكيون الكون أكثر ، كانوا بحاجة إلى إيجاد المزيد من المواد لشرح كل شيء. لا يمكن صنع هذه المادة من ذرات طبيعية ، وإلا فسيكون هناك المزيد من النجوم والمجرات. بدلاً من ذلك ، صاغوا مصطلح المادة المظلمة لهذه المادة الغريبة على وجه التحديد لأنها تفلت من اكتشافنا. في الوقت نفسه ، بدأ الفيزيائيون الذين يحاولون تعزيز فهم قوى الطبيعة للاعتقاد بأن الجزيئات الجديدة والغريبة من المادة يجب أن تكون وفيرة في الكون. نادرا ما تتفاعل هذه مع المادة الطبيعية ويعتقد الكثيرون الآن أن هذه الجسيمات هي المادة المظلمة. في الوقت الحاضر ، على الرغم من أن العديد من التجارب جارية للكشف عن جسيمات المادة المظلمة ، لم تنجح أي منها. ومع ذلك ، لا يزال الفلكيون يعتقدون أن ما بين 30 ٪ و 99 ٪ من الكون قد يتكون من مادة مظلمة.
الطاقة المظلمة هي أحدث إضافة إلى محتويات الكون. في الأصل ، قدم ألبرت أينشتاين فكرة "الطاقة الكونية" المنتشرة قبل أن يعرف أن الكون يتوسع. لم يكن الكون الآخذ في التمدد بحاجة إلى "ثابت كوني" كما أطلق آينشتاين طاقته. ومع ذلك ، في تسعينيات القرن الماضي ، أشارت ملاحظات النجوم المتفجرة في الكون البعيد إلى أن الكون لم يكن يتمدد فحسب بل يتسارع أيضًا. الطريقة الوحيدة لتفسير ذلك هي إعادة إدخال طاقة آينشتاين الكونية في شكل متغير قليلاً ، يسمى الطاقة المظلمة. لا أحد يعرف ما قد تكون الطاقة المظلمة.
في "نموذج التوافق" الحالي للكون ، يُعتقد أن 70٪ من الكون طاقة مظلمة و 25٪ مادة مظلمة و 5٪ مادة عادية.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية
