تظهر دراسة المستعر الأعظم أن الطاقة المظلمة قد تكون أكثر تعقيدًا مما كنا نظن

مما صنع الكون؟ لقد دفع هذا السؤال علماء الفلك لمئات السنين.

على مدى ربع القرن الماضي، اعتقد العلماء أن الأشياء "العادية" مثل الذرات والجزيئات التي تشكلك، وأنا، والأرض، وكل شيء يمكننا رؤيته تقريبًا لا يمثل سوى 5 بالمائة من الكون. و25% أخرى هي "المادة المظلمة"، وهي مادة غير معروفة لا يمكننا رؤيتها ولكن يمكننا اكتشافها من خلال كيفية تأثيرها على المادة الطبيعية عن طريق الجاذبية.

أما الـ 70% المتبقية من الكون فهي مصنوعة من "الطاقة المظلمة". تم اكتشافه عام 1998، وهو شكل غير معروف من الطاقة يُعتقد أنه يجعل الكون يتوسع بمعدل متزايد باستمرار.

In دراسة جديدة، سيتم نشره قريبا في الفلكية مجلةلقد قمت أنا وزملائي بقياس خصائص الطاقة المظلمة بمزيد من التفصيل أكثر من أي وقت مضى. تظهر نتائجنا أنها قد تكون طاقة فراغية افتراضية اقترحها أينشتاين لأول مرة، أو قد تكون شيئًا غريبًا وأكثر تعقيدًا يتغير بمرور الوقت.

ما هي الطاقة المظلمة؟

عندما طور أينشتاين النظرية النسبية العامة منذ أكثر من قرن من الزمان، أدرك أن معادلاته أظهرت أن الكون إما أن يتوسع أو يتقلص. بدا هذا خطأ بالنسبة له، لذلك أضاف "الثابت الكوني" - وهو نوع من الطاقة الكامنة في الفضاء الفارغ - لموازنة قوة الجاذبية والحفاظ على ثبات الكون.

وفي وقت لاحق، عندما أظهر عمل هنريتا سوان ليفيت وإدوين هابل أن الكون يتوسع بالفعل، تخلص أينشتاين من الثابت الكوني، ووصفه بأنه "خطأه الأكبر".

ومع ذلك، في عام 1998، وجد فريقان من الباحثين أن توسع الكون يتسارع بالفعل. وهذا يعني أن شيئًا مشابهًا تمامًا للثابت الكوني لأينشتاين قد يكون موجودًا على أية حال، وهو ما نسميه الآن الطاقة المظلمة.

منذ تلك القياسات الأولية، كنا نستخدم المستعرات الأعظمية وغيرها من المجسات لقياس طبيعة الطاقة المظلمة. وحتى الآن، أظهرت هذه النتائج أن كثافة الطاقة المظلمة في الكون تبدو ثابتة.

وهذا يعني أن قوة الطاقة المظلمة تظل كما هي، حتى مع نمو الكون، ولا يبدو أنها تنتشر بشكل أقل عندما يكبر الكون. ونقيس ذلك برقم يسمى w. ثابت آينشتاين الكوني في الواقع w إلى -1، وقد أشارت الملاحظات السابقة إلى أن هذا كان صحيحًا.

انفجار النجوم كعصي قياس كونية

كيف نقيس ما يوجد في الكون ومدى سرعة نموه؟ ليس لدينا أشرطة قياس ضخمة أو موازين عملاقة، لذلك نستخدم بدلاً من ذلك "الشموع القياسية": الأشياء الموجودة فيها الفضاء الذي نعرف سطوعه.

تخيل أن الليل قد حل، وأنك واقف على طريق طويل به بضعة أعمدة إنارة. تحتوي جميع هذه الأقطاب على نفس المصباح الكهربائي، لكن الأقطاب البعيدة تكون أكثر خفوتًا من الأقطاب المجاورة.

وذلك لأن الضوء يتلاشى بشكل متناسب مع المسافة. إذا عرفنا قوة المصباح وتمكنا من قياس مدى سطوع المصباح، فيمكننا حساب المسافة إلى عمود الضوء.

بالنسبة لعلماء الفلك، المصباح الكهربائي الشائع هو نوع من النجوم المتفجرة يسمى المستعر الأعظم من النوع Ia. هذه هي النجوم القزمة البيضاء التي غالبًا ما تمتص المادة من نجم مجاور وتنمو حتى تصل إلى 1.44 مرة كتلة شمسنا، وعند هذه النقطة تنفجر. ومن خلال قياس مدى سرعة تلاشي الانفجار، يمكننا تحديد مدى سطوعه وبالتالي مدى بعده عنا.

مسح الطاقة المظلمة

• مسح الطاقة المظلمة هو أكبر جهد حتى الآن لقياس الطاقة المظلمة. يعمل أكثر من 400 عالم عبر قارات متعددة معًا منذ ما يقرب من عقد من الزمن لمراقبة أجزاء من السماء الجنوبية بشكل متكرر.

تتيح لنا الملاحظات المتكررة البحث عن التغييرات، مثل انفجار نجوم جديدة. كلما لاحظت أكثر، كلما تمكنت من قياس هذه التغييرات بشكل أفضل، وكلما كانت المساحة التي تبحث عنها أكبر، كلما زاد عدد المستعرات الأعظم التي يمكنك العثور عليها.

النتائج الأولى التي تشير إلى وجود الطاقة المظلمة استخدمت فقط بضع عشرات من المستعرات الأعظم. تستخدم أحدث النتائج من مسح الطاقة المظلمة حوالي 1,500 نجم منفجر، مما يوفر دقة أكبر بكثير.

وباستخدام كاميرا مصممة خصيصًا ومثبتة على تلسكوب بلانكو البالغ طوله 4 أمتار في مرصد سيرو تولولو للبلدان الأمريكية في تشيلي، وجد المسح آلاف المستعرات الأعظم من أنواع مختلفة. لتحديد أي منها كان من النوع Ia (النوع الذي نحتاجه لقياس المسافات)، استخدمنا التلسكوب الأنجلو أسترالي ذو قطر 4 أمتار في مرصد سايدنج سبرينج في نيو ساوث ويلز.

أخذ التلسكوب الأنجلو أسترالي قياسات أدت إلى تفتيت ألوان الضوء من المستعرات الأعظم. وهذا يتيح لنا رؤية "بصمة" العناصر الفردية في الانفجار.

تتميز المستعرات الأعظم من النوع Ia ببعض الميزات الفريدة، مثل عدم احتوائها على الهيدروجين والسيليكون. ومع وجود ما يكفي من المستعرات الأعظم، سمح لنا التعلم الآلي بتصنيف الآلاف من المستعرات الأعظم بكفاءة.

أكثر تعقيدا من الثابت الكوني

أخيرًا، بعد أكثر من عقد من العمل ودراسة حوالي 1,500 مستعر أعظم من النوع Ia، أنتج مسح الطاقة المظلمة أفضل قياس جديد لـ w. وجدنا w = -0.80 ± 0.18، أي أنها تقع بين -0.62 و-0.98.

هذه نتيجة مثيرة جدا للاهتمام. إنه قريب من -1، ولكن ليس بالضبط هناك. لكي تكون الثابت الكوني، أو طاقة الفضاء الفارغ، يجب أن تكون بالضبط -1.

إلو أين سيقودنا هذا الأمر!؟ مع فكرة أنه قد تكون هناك حاجة إلى نموذج أكثر تعقيدًا للطاقة المظلمة، ربما تكون فيه هذه الطاقة الغامضة قد تغيرت على مدى حياة الكون.

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

مصدر الصورة: بقايا مستعر أعظم من النوع Ia، وهو نوع من النجوم المتفجرة يستخدم لقياس المسافات في الكون. ناسا / CXC / يو.تكساس, CC BY

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://singularityhub.com/2024/01/12/supernova-study-shows-dark-energy-may-be-more-complicated-than-we-thought/