الكون يتمدد – ولكن علماء الفلك غير متفقين على معدل هذا التمدد. وأكد مرصد وكالة ناسا الشهير، تلسكوب جيمس ويب الفضائي، أن هناك مشكلة في فهمنا لتمدد الكون. قياسات جيمس ويب الجديدة هي الأكثر دقة من نوعها، ولكنها لا تزيل اللبس في تضارب غامض بين الطريقتين التي يتبعهما العلماء لتتبع هذا التمدد.
نظرة تاريخية على التوسع
في عام 1929، اكتشف عالم الفلك إدوين هابل أن جميع المجرات التي نراها تتحرك بعيدًا عنا. العلاقة بين المسافة إلى مجرة ما ومعدل حركتها تعرف الآن باسم “قانون هابل”. يستخدم هذا القانون الثابت نفسه لوصف معدل تمدد الكون. ويُخبرنا أيضًا عن عمر الكون: يمكن لعلماء الفلك استخدام الثابت هابل لـ “إعادة الزمن” إلى الوراء حيث يصبح الكون نقطة واحدة في الفضاء – الانفجار العظيم.
طرق قياس الرقم الأساسي لتوسع الكون
هناك طريقتان رئيسيتان لقياس هذا الرقم الأساسي. الأولى هي تتبع التقلبات الصغيرة في الخلفية الكونية الميكروية منذ بداية الكون. الثانية هي مشاهدة النجوم الوامضة المعروفة باسم نجوم السيفيد. ولكن هاتين الطريقتين تختلفان. هذا التضارب الغامض يُعرف باسم “توتر هابل”، وليس واضحًا ما إذا كان هذا مشكلة في نماذجنا للكون أم في قياساتنا.
ما هي نجوم السيفيد وما أوجه استفادتنا منها؟
إذا كانت مشكلتنا في القياسات، فقد يكون الخطأ ناتجًا عن الطريقة التي نقوم بها بمسح نجوم السيفيد. يعتبر علماء الفلك هذه الأجسام نوعًا من “الشموع القياسية”، أشياء في الفضاء تعرف سطوعها الجوهري. يمكننا مراقبة مدى سطوع إحدى هذه النجوم في السماء. إذا كانت باهتة، فهي أبعد. وإذا كانت أكثر سطوعًا، فهي أقرب.
يستخدم الباحثون إشراقة هذه النجوم مثل المسطرة لقياس المسافة. ثم، باستخدام طرق مثل الطيفية، يمكنهم تقدير حركة المجرات البعيدة. تجميع هذه الملاحظات يخبرنا بمعدل تمدد الكون.
يشرح عالم الفلك تاريني كونتشادي، ضابط برنامج في الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب: “عندما نستخدم نجوم السيفيد بهذا الشكل، يجب أن نتأكد بشدة من أننا نقيس سطوعها بشكل صحيح، وإلا ستكون قياسات المسافة لدينا غير دقيقة. ومع ذلك، يمكن أن تكون نجوم السيفيد في أماكن مكتظة بالنجوم في مجراتها، وإذا لم تكن تلسكوباتنا حساسة بما فيه الكفاية، فإننا لا نستطيع التمييز بوضوح بين نجم السيفيد والنجوم المحيطة به”.
الفرق بين هابل وجيمس ويب
قبل جيمس ويب، كان تلسكوب هابل الفضائي هو الذي أجرى أفضل قياسات لنجوم السيفيد. لم يتمكن تلسكوب هابل من التمييز بين نجوم السيفيد الفردية حيث كانت متجمعة في مناطق مزدحمة، ولكن جيمس ويب يمكنه ذلك – وللتو. نظر جيمس ويب إلى مجرتين بعيديتين، وأجرى قياسات للثابت هابل 2.5 مرة أفضل مما كان يمكن لتلسكوب هابل أن يقدمه.
“قد خفضت قياسات ويب بشكل كبير الضوضاء في قياسات نجوم السيفيد”، قال آدم ريس، قائد المشروع وعالم الفلك في جامعة جونز هوبكنز في بيان صحفي لناسا. “هذا النوع من التحسين هو ما يحلم به علماء الفلك!”
إحدى المزايا الرئيسية لجيمس ويب هي قدرته على النظر إلى الكون بواسطة الأشعة تحت الحمراء، مما يساعد في اختراق الغبار بين تلسكوباتنا ونجوم السيفيد. قال ريس: “الرؤية الحادة بالأشعة تحت الحمراء هي واحدة من قوى تلسكوب جيمس ويب الفضائي”.
ماذا أظهرت النتائج؟
مع ذلك، أظهرت النتائج الجديدة من جيمس ويب تطابقًا مع تلك من تلسكوب هابل، ولكن مع أخطاء أصغر – لذا لا يمكننا تثبيت اللبس هذا على تلك الأرقام القديمة.
نتائج ريس وفريقه الجديدة ليست سوى البداية، ولا يزال لديهم الكثير من المجرات لمراقبتها باستخدام جيمس ويب. “أعتقد أن المحكمة لا تزال غير متفقة حول ما إذا كانت جيمس ويب قد أزالت تمامًا مشكلة التزاحم كحلاً لتوتر هابل”، يقول عالم الفلك في جامعة شيكاغو أبيجيل لي. “تحليل البيانات لبقية الـ42 مجرة [التي تخطط جيمس ويب لمراقبتها] سيكشف عما إذا كان التوتر هابل حيًا وحقيقيًا أم إذا كان هناك أخطاء فعلية في قياسات نجوم السيفيد”.
ماذا ينتظر مستقبل الكون؟
مصير الكون، أو على الأقل توتر هابل، لا يعتمد فقط على جيمس ويب. ستدخل العديد من المرافق الأخرى في الخدمة خلال السنوات القليلة المقبلة، مما يقدم مزيدًا من الأدلة على هذا البحث. على سبيل المثال، سيقوم مرصد فيرا روبن بمسح السماء الجنوبية بأكملها كل عدة ليال عند افتتاحه العام المقبل، ومن المحتمل أن يكتشف العديد من نجوم السيفيد الإضافية.
“نحن في نقطة يتوجب على علماء الفلك فيها أن يكونوا مكتظين بأكثر البيانات حساسية وواسعة النطاق حتى الآن”، كما يقول تاريني كونتشادي. قد لا يكون هناك إجابة واضحة بعد، ولكن علماء الفلك بالتأكيد في حالة يقظة للبحث عن حلاً لهذا اللغز.
العلماء يترقبون الكسوف القادم للشمس للتوصل لاكتشافات منتظرة بشدة
