قام JWST بقياس معدل توسع الكون. علماء الفلك في حيرة من أمرهم. : تنبيه العلوم

قام تلسكوب جيمس ويب الفضائي بقياس معدل توسع الكون، ولم تكن النتائج بمثابة أخبار رائعة لأكبر أزمة في علم الكونيات.

تتوافق هذه النتيجة مع القياسات التي أجراها تلسكوب هابل الفضائي. لا يوجد أي خطأ في بيانات هابل، مما يعني أننا مازلنا في طريق مسدود.

لا يزال الخلاف بين طرق القياس المختلفة، والذي يسمى توتر هابل، قائمًا، لذا يتعين علينا الاعتماد على طريقة أخرى لمعرفة مدى سرعة تمدد الكون.

قد يبدو الكون من حولنا ثابتًا، لكن كل ما نراه يتحرك بعيدًا بمعدل ضخم يُعرف باسم ثابت هابل، أو H0. من غير الواضح بالضبط مدى سرعة H0، لأن الطرق المختلفة لقياسه تعطي نتائج مختلفة.

إحدى الطرق هي النظر إلى بقايا الكون المبكر، مثل الضوء المتبقي من الخلفية الكونية الميكروية أو الموجات الصوتية المجمدة في الوقت المناسب.

هناك طريقة أخرى وهي قياس المسافات إلى الأجسام ذات السطوع الجوهري المعروف، مثل المستعرات الأعظم من النوع Ia أو النجوم المتغيرة القيفاويةيتقلب ضوءها بانتظام مرتبط بسطوعها الجوهري.

تعطي الطريقة الأولى معدل تمدد يبلغ حوالي 67 كيلومترًا في الثانية لكل ميجابارسيك. والثانية حوالي 73 كيلومترا في الثانية لكل ميغابارسيك. الفرق بين الاثنين يسمى توتر هابل.

يتم تكرار هذه القياسات، مما يقلل بشكل كبير من فرص الخطأ في كل تقييم. ومع ذلك، هناك احتمال أن تكون بعض البيانات مضللة على الأقل، خاصة بعض أفضل البيانات حول المتغيرات القيفاوية القادمة من تلسكوب هابل الفضائي.

“[Cepheid variables] وهو الأداة القياسية الذهبية لقياس مسافات المجرات التي تبعد مائة مليون سنة ضوئية أو أكثر، وهي خطوة مهمة في تحديد ثابت هابل. لسوء الحظ، تتجمع النجوم في المجرات معًا في منطقة صغيرة من رؤيتنا البعيدة، لذلك غالبًا ما نفتقر إلى الدقة لفصلها عن جيرانها المرئيين. يشرح عالم الفيزياء الفلكية آدم رايس معهد علوم التلسكوب الفضائي (STScI) وجامعة جونز هوبكنز.

“كان الأساس المنطقي الرئيسي لبناء تلسكوب هابل الفضائي هو حل هذه المشكلة… يقع فوق التأثيرات الخافتة للغلاف الجوي للأرض، ويتمتع هابل بدقة وضوح أفضل للطول الموجي المرئي من أي تلسكوب أرضي. إنهم يقيسون الفاصل الزمني الذي تتغير خلاله المجرات سطوعها، على بعد مئات الملايين من السنين الضوئية.”

لقطع أي غبار يحجب الضوء بالقرب من البصريات يجب إجراء هذه الملاحظات في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة، وهو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي الذي لا يتمتع هابل بالقدرة عليه بشكل خاص. هناك بعض عدم اليقين في البيانات المستمدة منها.

من ناحية أخرى، يعد تلسكوب جيمس ويب الفضائي تلسكوبًا قويًا يعمل بالأشعة تحت الحمراء، وأي بيانات يجمعها لا تخضع لنفس القيود.

ولمعايرة التلسكوب لإضاءة المتغيرات القيفاوية، قام ريس وفريقه أولًا بتحويل تلسكوب جيمس ويب الفضائي إلى مجرة ​​ذات مسافة معروفة. ثم لاحظوا القيفاويات في المجرات الأخرى. في المجمل، جمع تلسكوب جيمس ويب الفضائي ملاحظات لـ 320 نجمًا قيفاويًا، مما أدى إلى تقليل الضوضاء الموجودة في ملاحظات هابل بشكل كبير.

على الرغم من أن بيانات هابل صاخبة جدًا، فإن بيانات تحديد المسافة لا تزال تتفق مع ملاحظات JWST. وهذا يعني أننا لا نستطيع رفض حسابات H0 بناءً على بيانات هابل؛ إن السرعة التي تبلغ 73 كيلومترًا في الثانية لكل ميغا فرسخ فلكي مستمرة في الوقت الحالي، ولا يمكن للخطأ البشري – على الأقل في هذه الحالة – أن يفسر توتر هابل.

وما زلنا لا نعرف سبب التوتر. إحدى القوى المرشحة الرئيسية هي الطاقة المظلمة، وهي قوة غامضة وغير معروفة ولكنها تبدو أساسية الضغط السلبي إنه يسرع توسع الكون. مع قياسات تلسكوب جيمس ويب الفضائي الجديدة، قد نكون أقرب قليلاً إلى الإجابة.

“بينما أكد ويب قياسات هابل، فإن قياسات ويب توفر دليلًا قويًا على أن الأخطاء المنهجية في قياس الضوء القيفاوي الخاص بهابل لا تلعب دورًا مهمًا في توتر هابل الحالي.” يقول رايس.

“ونتيجة لذلك، هناك احتمالات أكثر إثارة للاهتمام مطروحة على الطاولة ويتعمق لغز التوتر.”

تم قبول النتائج مجلة الفيزياء الفلكيةومتاح arXiv.