https://cdn.nostrcheck.me/7b0abb8873d143b461ebcbf5357dd8b5afc89afd018bc61c789b97a3c6117e19.mp4

لقد قام ما يقرب من 1000 عالم فلكي برسم خرائط لـ 15 مليون مجرة تمتد على مساحة 10 جيجا فرسخ فلكي من الفضاء لرسم مليارات السنين من التوسع الكوني.

في ربيع العام الماضي، أعلن فريقٌ يضمّ ما يقارب ألف عالم كونيّ أن الطاقة المظلمة - ذلك العامل الغامض الذي يدفع الكون إلى التضخم في الحجم بمعدلٍ متزايدٍ باستمرار - قد تتباطأ. كانت النتيجة المذهلة، المستندة إلى ملاحظات الفريق لحركات ملايين المجرات، بالإضافة إلى بياناتٍ أخرى، مبدئيةً وأولية. واليوم، أفاد العلماء(opens a new tab) أنهم حللوا بياناتٍ أكثر من ضعف ما سبق، وأنها تُشير بشكلٍ أقوى إلى نفس الاستنتاج: الطاقة المظلمة تفقد زخمها.

قال سيشادري ناداثور(opens a new tab)، عضوٌ في فريق عمل أداة التحليل الطيفي للطاقة المظلمة (DESI)، الفريق الذي يقف وراء النتيجة الجديدة: "نحن أكثر يقينًا من العام الماضي بأن هذا أمرٌ حقيقيٌّ".

وتتوافق نتائجهم، التي عُرضت اليوم في القمة العالمية للفيزياء في أنهايم، كاليفورنيا، مع نتائج مجموعةٍ ثانيةٍ من علماء الكونيات، وهي فريق مسح الطاقة المظلمة (DES) الذي يضمّ 400 عالم. بعد رصده أيضًا لشريحة شاسعة من الكون، أفاد مشروع DES بوجود أدلة (يفتح علامة تبويب جديدة) على تفاوت الطاقة المظلمة في ورقة بحثية نُشرت في وقت سابق من هذا الشهر وفي محاضرة أُلقيت اليوم في اجتماع أنهايم.

قال مايكل تروكسيل ،عضو فريق DES في جامعة ديوك: "من المثير للاهتمام أن الأمور تسير في هذا الاتجاه، وأن تجارب متعددة تُظهر بعض التناقض" مع فكرة ثبات الطاقة المظلمة.

إذا ثبتت صحة أدلة تطور الطاقة المظلمة مع تراكم المزيد من البيانات - وهذا غير مضمون - فسيُقلب ذلك فهم علماء الكونيات لمصيرنا النهائي رأسًا على عقب. فالطاقة المظلمة ذات الكثافة والضغط الثابتين ستُحكم على كوننا بالتمدد إلى الأبد حتى تفصل فجوات لا يمكن ردمها كل جسيم عن جميع الجسيمات الأخرى، مما يُخمد كل نشاط. لكن الطاقة المظلمة التي تتطور تجعل من الممكن إيجاد مستقبل بديل. قال مصطفى إسحاق بوشاكي ، عالم الكونيات في جامعة تكساس في دالاس وعضو فريق DESI: "إنه يتحدى مصير الكون. إنه يُحدث تغييرًا جذريًا".

لكن علم الكونيات قطع شوطًا طويلًا في العقود الأخيرة. يقوم كلٌّ من تلسكوبي DESI وDES برسم خرائط لملايين الأجرام السماوية، مما يمنحهما الدقة اللازمة لتحديد ما إذا كانت الطاقة المظلمة ثابتًا كونيًا حقيقيًا أم متغيرًا بدقة.

يتميز تلسكوب DESI برؤية فائقة الوضوح. هذا التلسكوب، الواقع على قمة كيت بيك في أريزونا، مُجهّز بآلاف العيون الروبوتية الدوارة. منذ مايو 2021، تتنقل هذه العيون ذهابًا وإيابًا ليلًا بعد ليل، موجهةً كابلات الألياف الضوئية الخاصة بها نحو المجرة تلو الأخرى، جامعةً ضوءها. في عامه الأول من التشغيل، رصد التلسكوب ستة ملايين مجرة، محددًا بدقة السرعات التي تتحرك بها بعيدًا عن الأرض.

العديد من المجرات بعيدة جدًا لدرجة أن ضوئها استغرق مليارات السنين ليصل إلينا. إجمالًا، يُنير ضوؤها آخر 11 مليار سنة أو نحو ذلك من تاريخ الكون. ركز علماء الكونيات في DESI على تحديد الطريقة التي تتجمع بها المجرات بدقة في أغلفة كروية تقريبًا ذات حجم معين، وهي بقايا تموجات انتقلت عبر الكون عندما كان أصغر سنًا وأكثر كثافة. استخدموا هذه الأغلفة المجرية لإعادة بناء توسع الكون بتفاصيل تجميدية.

في أبريل الماضي، شارك علماء DESI نتائج عامهم الأول من الرصد. أظهرت البيانات دلائل على أن الطاقة المظلمة ربما كانت تضعف على مدى مليارات السنين القليلة الماضية. لم تبدُ كثافتها ثابتة.

كان باحثو DESI متحمسين، لكنهم حذرين. تحدثوا بدقة، ووصفوا نتائجهم بأنها "تلميحات" بدلاً من "أدلة" وأضافوا تحذيرات بعناية. أكد أعضاء الفريق على أن التجارب السابقة في رؤية الشذوذ في الفيزياء تتلاشى مع البيانات الإضافية.

قال كيم بيرجهاوس (يفتح علامة تبويب جديدة)، وهو فيزيائي نظري في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وليس جزءًا من فريق DESI، "كانت هناك علامة استفهام كبيرة: ما مدى قوة هذه التلميحات الجديدة؟" "في البداية اعتقد الكثير من الناس أنهم سيرحلون."

ثم في خريف العام الماضي، أصدر الفريق التعاوني تحليلاً أكثر تفصيلاً تناول أنماطاً أكثر دقة في مواقع المجرات، تتجاوز الأغلفة الكروية الأكثر وضوحاً. واستمرت دلائل تغير الطاقة المظلمة. وصرح ديلون بروت ، عالم الكونيات في جامعة بوسطن والعضو في فريقي DESI وDES: "تنفس الجميع الصعداء".

تستند النتيجة الجديدة للمجموعة إلى ثلاث سنوات من رصد النجوم بالعينين الروبوتيتين على قمة كيت. ومع تحليل هذه البيانات الجديدة، تحول الشعور من الارتياح إلى النشوة.

ملايين المجرات الأخرى

بينما احتوت بيانات السنة الأولى لـ DESI على ستة ملايين مجرة، تغطي مجموعة البيانات التي استمرت ثلاث سنوات ما يقرب من 15 مليون مجرة. وحدد الفريق مجدداً الأغلفة الكروية للمجرات، وأعاد بناء آخر 10 مليارات سنة من التمدد الكوني - هذه المرة بدقة أكبر.

لأشهر، صقلوا برمجيات حاسوبهم على بيانات وهمية ونسخة مشفرة من البيانات الحقيقية، بحثًا عن الأخطاء والتحقق من أن تحليلهم يعمل كما ينبغي. في مساء يوم 10 ديسمبر 2024، التقى ممثلو التعاون في كانكون، المكسيك، وقضوا ثلاث ساعات يتناقشون حول مدى رضاهم عن دراستهم للتحليل من جميع الزوايا الممكنة.

وعندما قرروا ذلك، انصرف عدد من الباحثين إلى غرفهم الفندقية لفك تشفير البيانات وإعداد المخططات النهائية. وكان من بينهم ناداثور، عالم الكونيات في جامعة بورتسموث بالمملكة المتحدة. وقد استمتع ناداثور بشرف كونه من أوائل البشر على الأرض الذين اكتشفوا أسرار أكبر وأكثر خريطة تفصيلًا للمجرات رُسمت حتى الآن. بعد يومين، صعد إلى المنصة أمام حوالي 200 من زملائه في DESI، مع مئات آخرين من أعضاء الفريق يتابعون عن بُعد، وشارك النتائج. وقال: "كانت أفضل تجربة في مسيرتي المهنية".

بمعزل عن ذلك، قد تُطابق مجرات DESI الخمسة عشر مليونًا إما نموذج الطاقة المظلمة المتطورة أو النظرية القياسية في علم الكونيات، المعروفة بنموذج Lambda-CDM، الذي يفترض وجود ثابت كوني. (لامدا هو الرمز اليوناني المستخدم لثابت أينشتاين الكوني، وCDM تعني المادة المظلمة الباردة). ولكن عندما أخذ باحثو DESI في الاعتبار أيضًا البيانات السابقة حول مواقع آلاف المستعرات العظمى في المجرات القريبة، وظروف الأيام الأولى للكون كما كشفت عنها بقايا الضوء القديم (المسماة الخلفية الكونية الميكروية)، ابتعدت مجموعات البيانات المجمعة بشكل صارخ عن نموذج Lambda-CDM، وأشارت إلى تطور في الطاقة المظلمة.

أفاد معهد DESI في ربيع العام الماضي أن مجموعات البيانات المجمعة انحرفت عن توقعات نموذج Lambda-CDM بمقدار 3.9 "سيغما"، وهو مقياس ذو دلالة إحصائية. والآن، ارتفع هذا الرقم إلى 4.2 سيغما. بافتراض أن الباحثين لم يرتكبوا أي خطأ، فإن هذا الرقم يعني أن احتمالية أن يكون نموذج Lambda-CDM هو النموذج الصحيح للكون لا تتجاوز 1 من 30,000. وهذا يُعادل تقريبًا احتمالية رمي عملة معدنية 15 مرة والحصول على وجهها 15 مرة متتالية.

مع ذلك، يُحذّر فريق DES من أن التحليل الإحصائي في علم الكونيات أمرٌ مُعقّد. عادةً، يُمكنك إجراء تجربة مرارًا وتكرارًا حتى تقتنع بصحة نظريتك أو خطأها. لكن علماء الكونيات لا يُراقبون إلا كونًا واحدًا. ونظرًا لذلك، قد تنشأ توترات بين البيانات والنظرية من افتراضات مُفترضة حول النظرية نفسها، بدلًا من الأنماط غير المتوقعة فيها. يقول تشيهواي تشانغ (opens a new tab)، عالم الكونيات في جامعة شيكاغو وعضو فريق DES: "سواءً أعجبك ذلك أم لا، هناك بعض الذاتية في الأمر".

ومن التحديات الأخرى في تفسير النتائج الجديدة، على الأقل في التاريخ الكوني لـ DESI، أن الطاقة المظلمة يبدو أنها تكثفت تدريجيًا لمليارات السنين قبل أن تبدأ في التباطؤ قبل حوالي ستة مليارات سنة. لا يُعدّ هذا السلوك المُتزايد أمرًا مُستبعدًا، لكن المُنظّرين يجدونه غير طبيعي تمامًا، ويطلقون عليه اسم "طاقة مظلمة وهمية".

لقد توصلوا بالفعل إلى تفسيرات لسبب عدم وجود هذا الشبح. ربما لا ترسم بيانات تلك الفترة السابقة صورة دقيقة. كان تأثير الطاقة المظلمة على الكون في سنواته الأولى طفيفًا نظرًا لضيق المساحة آنذاك؛ أما الإشارة من تلك الحقبة فهي أضعف. تشعر بيرغهاوس بتفاؤل حذر بأن DESI قد توصل إلى حقيقة، لكن أملها معلق على أن الطاقة المظلمة تضعف باستمرار على مر الزمن. وقالت: "إذا دخلت في معبر الشبح، فإنها تميل أكثر إلى خطأ منهجي".

ومما يعزز النتائج أكثر، أن التوتر مع نموذج لامدا-سي دي إم (وإن كان بمستويات أدنى) يظل قائمًا حتى مع حذف بيانات الخلفية الكونية الميكروية أو بيانات المستعر الأعظم. وهذا يشير إلى أن المشكلة لا تكمن في أي مجموعة بيانات واحدة.

قال إسحاق بوشاكي: "لا بد أنهم جميعًا مخطئون تمامًا، وهو أمر أعتقد أنه مستبعد للغاية".

وتوصل فريق DES إلى استنتاج مماثل. فعلى مدار خمس سنوات، التقط تلسكوبهم في جبال الأنديز التشيلية صورًا عالية الدقة لـ 12% من السماء، مما أدى إلى إنشاء أوسع كتالوج للمستعرات العظمى حتى الآن، وتحديد مواقع الأغلفة الكروية نفسها التي تتبعتها ملايين المجرات (وإن كان ذلك بدقة أقل من DESI). وبدمج هذه البيانات مع أحدث عمليات الرصد للخلفية الكونية الميكروية، وجدوا توترًا مع نموذج لامدا-سي دي إم يبلغ 3.2 سيغما، ويختفي عندما يُفترض أن الطاقة المظلمة تتغير. وقال تروكسيل "هذا يرسم صورة متسقة لطيفة".

ستُوسّع الطاقة المظلمة المتغيرة نطاق الاحتمالات بشكل هائل فيما يتعلق بمسار الكون. قد يتوقف التمدد تدريجيًا، وقد تُدمّر الجاذبية كل شيء. أو قد تختفي الطاقة المظلمة مجددًا، وقد تزداد سرعة الكون المتمدد. كل شيء يعتمد على تفاصيل مُولّد هذه الطاقة.

قال إسحاق بوشاكي: "الآن، أصبح صندوق باندورا مفتوحًا للنظريات".

صراع الأساسيات

أثارت الأدلة المتراكمة على تغيّر الطاقة المظلمة ردود فعل متباينة بين علماء الفيزياء النظرية.

بالنسبة لكومرون فافا (opens a new tab)، وهو فيزيائي في جامعة هارفارد، فإن فكرة وجود كون تتبدد فيه الطاقة الكلية في الفضاء ببطء هي فكرة طبيعية تمامًا. وهو متخصص في نظرية الأوتار، وهي الإطار النظري الذي يحاول تفسير جميع المواد والقوى من حيث أوتار الطاقة المهتزة. ويقول إنه في محاولة بناء أكوان من الأوتار، لا يُمكن بناء أكوان تحافظ فيها الأمتار المكعبة من الفضاء على طاقة موجبة إلى الأبد. في النهاية، لا بد أن تنخفض الطاقة، إما فجأةً أو ببطءٍ مع مرور الوقت. قال: "تتطلب النظرية نوعًا ما أن تتغير. السؤال الوحيد هو مدى سرعة ذلك". يشعر بحماسٍ خاص تجاه بيانات DESI لأنها تتوافق مع التراجع البطيء الذي يظهر في العديد من نماذج الأكوان الوترية.

يرى رافائيل بوسو (opens a new tab)، وهو فيزيائي نظري في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، أن التباين المزعوم في الطاقة المظلمة مستبعدٌ للغاية، بل يكاد يكون مستحيلًا. وأشار إلى أنه من خلال سلوك الجسيمات التي نعرف بوجودها، لا بد أن للفراغ طاقة ثابتة؛ فهي ليست اختيارية. لذا، لا بد أن DESI تلتقط التأثير الدقيق لحقل إضافي غير مكتشف يعمل كسائل طارد يتناقص تدريجيًا - طبقة فوق طاقة الفراغ الثابتة، وبالكاد يمكن تمييزها عنها. ويرى أنه من الأرجح أن يكون خطأٌ خفيٌّ أو سوء حظٍّ قد دفع فريق DESI إلى قياس ثابت كوني بشكلٍ خاطئ.

كيف ستكون نهاية الكون؟

قال بوسو: "يمشي كالبطة. ينقّر كالبطة. هل هو وحيد قرن يرتدي زي بطة؟". "حتى لو كان ذلك بثلاثة سيجما، أو حتى أربعة، فلن أفقد أي نوم."

بينما ينام بوسو نومًا عميقًا، ستواصل العيون الروبوتية الثابتة على قمة كيت بيك التحديق عبر الكون وفي الماضي، ملتقطةً الفوتونات لخريطة كونية ثالثة (وأخيرة). سيشمل هذا المشروع 50 مليون مجرة، وقد يتشكل بحلول أواخر عام 2026 أو أوائل عام 2027. وفي وقت لاحق من هذا العام، يخطط مشروع DES لنشر ملاحظات حول كيفية تجمع المجرات والمادة على مر العصور، وهي عملية تعكس الصراع بين قوة الجاذبية وقوة الطاقة المظلمة. ومن المتوقع أن توضح نتائجهم بشكل أكبر ما إذا كانت الطاقة المظلمة قد بدأت تفقد قوتها.

يتفق الباحثون بشدة على أن عالم الكونيات يعيش فترةً مثيرة. ترى بيرغهاوس أن شذوذ الطاقة المظلمة هو الأحدث في سلسلة من الألغاز الكونية المحيرة. مع موجة جديدة من تلسكوبات الجيل التالي التي ستدخل الخدمة خلال العقد المقبل، تشعر وكأن علم الكونيات قد بدأ يزدهر. وقالت: "نواجه الآن كل هذه التوترات الناشئة تحت تأثير لامبدا-سي دي إم. لذا، من هذا المنظور، لا أعتقد أن هذه هي نهاية القصة".

#galaxies

#universe

#science