تنتج عدسة الجاذبية للمستعر الأعظم قيمة جديدة لثابت هابل - عالم الفيزياء

تم استخدام دراسة حول كيفية انعكاس الضوء من مستعر أعظم بعيد عن طريق الجاذبية أثناء انتقاله إلى الأرض لحساب قيمة جديدة لثابت هابل - وهي معلمة مهمة تصف تمدد الكون. في حين أن هذه النتيجة الأخيرة لم تفاجئ علماء الفلك ، إلا أن الملاحظات المماثلة في المستقبل يمكن أن تساعدنا في فهم سبب إنتاج التقنيات المختلفة حتى الآن قيمًا مختلفة جدًا لثابت هابل.

يتوسع الكون منذ نشأته في الانفجار العظيم قبل 13.7 مليار سنة. في عشرينيات القرن الماضي ، لاحظ عالم الفلك الأمريكي إدوين هابل أن المجرات البعيدة عن الأرض تبدو وكأنها تبتعد عن الأرض أسرع من المجرات الأقرب إلينا. لقد فعل ذلك عن طريق قياس الانزياح الأحمر للضوء من هذه المجرات - وهو تمدد الطول الموجي للضوء الذي يحدث عندما ينحسر جسم ما عن مراقب.

تم وصف العلاقة الخطية بين المسافة والسرعة التي قاسها بواسطة ثابت هابل ومنذ ذلك الحين طور علماء الفلك عدة تقنيات لقياسها.

ومع ذلك ، فإن علماء الفلك في حيرة بسبب ذلك أعطت القياسات المختلفة قيمًا مختلفة جدًا لثابت هابل. تعطي قياسات إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف (CRB) بواسطة القمر الصناعي بلانك التابع لوكالة الفضاء الأوروبية قيمة تبلغ حوالي 67 كم / ثانية / Mpc. ومع ذلك ، فإن القياسات التي تتضمن رصد المستعرات الأعظمية من النوع 1 أ التي تم إجراؤها بواسطة تعاون SH0ES تعطي قيمة تبلغ حوالي 73 كم / ثانية / Mpc. تبلغ نسبة عدم اليقين في هذه القياسات حوالي 1-2٪ ، لذلك هناك توتر واضح بين الطريقتين. يريد علماء الفلك معرفة السبب ، ومعرفة أنهم يطورون طرقًا جديدة لقياس ثابت هابل.

الآن ، قاس علماء الفلك ثابت هابل باستخدام ضوء من مستعر أعظم انفجر قبل 9.34 مليار سنة. في طريقه إلى الأرض ، مر الضوء عبر مجموعة مجرية وانحرف بسبب مجال الجاذبية الهائل للعنقود ، والذي ركز الضوء نحو الأرض. يسمى هذا التأثير بعدسة الجاذبية.

توزيع كتلة متكتل

أدى التوزيع المتكتل للكتلة في العنقود إلى خلق مجال جاذبية معقد أرسل ضوء المستعر الأعظم على طول عدة مسارات مختلفة نحو الأرض. عندما شوهد المستعر الأعظم لأول مرة في عام 2014 ، ظهر على شكل أربع نقاط ضوئية. مع تلاشي النقاط الأربع ، ظهر خامس بعد 376 يومًا. تأخر هذا الضوء بسبب المسار الأطول الذي سلكه عبر العنقود.

خلال تلك الأيام الـ 376 ، توسع الكون ، مما يعني أن الطول الموجي للضوء المتأخر وصل إلى الأحمر. بقياس هذا الانزياح الزائد نحو الأحمر ، فريق بقيادة باتريك كيلي من جامعة مينيسوتا كان قادرًا على حساب ثابت هابل. باستخدام عدة نماذج مختلفة لتوزيع الكتلة للمجموعات ، توصل الفريق إلى قيم للثابت إما 64.8 كم / ثانية / Mpc أو 66.6 كم / ثانية / Mpc.

يبدو للوهلة الأولى أن قياس التأخير الزمني للمستعر الأعظمي يفضل قيمة بلانك لثابت هابل على SH0ES. ومع ذلك ، فإن قياسات التأخير الزمني السابقة لضوء الكوازار التي لاحظتها H0LiCOW يعطي التعاون قيمة 73.3 km / s / Mpc - أقرب إلى SH0ES.

بينما قد يبدو هذا محيرًا ، زميل كيلي توماسو تريو من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس يشير إلى أن النتائج الأخيرة ليست مفاجئة.

يقول: "إنهما ليسا مختلفين تمامًا". "ضمن حالات عدم اليقين ، يتوافق هذا القياس الجديد مع الثلاثة [Planck و SH0ES و H0LiCOW]."

شيري سويو من معهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية في ألمانيا ، الذي يقود مشروع H0LiCOW ولم يشارك في قياسات التأخير الزمني الجديدة هذه ، لا يرى بالضرورة تناقضًا.

وعد المستقبل

"هذه القيمة [من المستعر الأعظم] مأخوذة من نظام عدسة واحدة ، وبالنظر إلى أشرطة الخطأ الخاصة به ، فإن القياس متسق إحصائيًا مع نتائج الكوازارات العدسية لـ H0LiCOW" ، كما تقول.

يرتبط عدم اليقين في قياس التأخير الزمني للمستعر الأعظم (المستعر الأعظم) بكيفية توزيع الكتلة في المجرة - مقدار المادة المظلمة والمادة الباريونية (العادية) الموجودة وكيفية انتشارها في جميع أنحاء العنقود. استخدم فريق كيلي وتريو مجموعة متنوعة من النماذج ، وتشكل الاختلافات بين النماذج جزءًا كبيرًا من عدم اليقين في قيم ثابت هابل.

إيجاد ثابت ثابت

"دقة قياسات ثابت هابل المنخفضة المعروضة هنا لا تكفي فقط للدحض ضد قيمة SH0ES الأعلى ،" يقول دانيال مورتلوك من إمبريال كوليدج ، لندن ، والذي لم يشارك أيضًا في البحث.

ومع ذلك ، يعتقد مورتلوك أن حساب ثابت هابل من قياس التأخير الزمني للمستعر الأعظم يعد علامة فارقة. حتى الآن ، تم اكتشاف اثنين فقط من المستعرات الأعظمية العدسة ، ولكن في السنوات القادمة عندما تم اكتشاف مرصد فيرا سي روبن في تشيلي ، التي تحتوي على تلسكوب مسح عملاق يبلغ طوله 8.4 متر ، تظهر على الإنترنت عدد اكتشافات المستعرات الأعظمية التي يجب أن تزداد بشكل كبير.

"عمل جميل

يقول مورتلوك: "بشكل عام ، أعتقد أنه عمل رائع لإجراء هذا القياس ، ولكن ربما يكون الجانب الأكثر إثارة في هذا هو الوعد المستقبلي ، لأن استطلاعات مثل روبن ستكتشف العديد من الأنظمة الأخرى من هذا النوع".

مع زيادة أعداد المستعرات الأعظمية العدسية ، ستأتي دقة أكبر في قياسات ثابت هابل ، مما سيساعد في تقليل أشرطة الخطأ وتأكيد ما إذا كانت هذه البيانات تدعم نتائج Planck أو SH0ES. حتى أن بعض المنظرين لديهم اقترح أن الفيزياء الجديدة قد تكون هناك حاجة لشرح توتر هابل ، بافتراض أنه حقيقي وليس خطأ منهجيًا غير معترف به في الملاحظات.

يخلص تريو إلى أنه "من الواضح أن هناك حاجة إلى مزيد من الدقة للمساهمة في حل توتر هابل". "لكن هذه خطوة أولى مهمة."

تم وصف البحث في علوم.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• أفلاطونايستريم. ذكاء بيانات Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• سك المستقبل مع أدرين أشلي. الوصول هنا.
• شراء وبيع الأسهم في شركات ما قبل الاكتتاب مع PREIPO®. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/gravitational-lensing-of-supernova-yields-new-value-for-hubble-constant/