تلسكوب جيمس ويب يعمق الغموض حول سرعة توسع الكون ويتحدى العلم
أدت قياسات جديدة عالية الدقة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي إلى تكثيف واحدة من أكبر المناقشات في علم الفلك الحديث، مما يؤكد التناقض المستمر في معدل توسع الكون. وتعزز النتائج ما يسميه العلماء “توتر هابل”، وهو صراع بين القيم المقاسة في الكون المحلي والتنبؤات المبنية على الكون المبكر، مباشرة بعد الانفجار الكبير.
وهذا الاختلاف الأساسي يدعو إلى التشكيك في النموذج الكوني القياسي، وهو النظرية الأكثر قبولا لتفسير تطور الكون. ومن خلال التحقق من صحة البيانات السابقة بدقة غير مسبوقة، أزال ويب احتمال أن تكون أخطاء القياس هي سبب المشكلة، مما اضطر المجتمع العلمي إلى النظر في وجود فيزياء جديدة لتفسير هذه الظاهرة.
ثابت هابل هو المعامل الذي يصف السرعة التي تتحرك بها المجرات بعيدًا عن بعضها البعض. إن التأكيد على وجود قيمتين مختلفتين لهذا الثابت نفسه، اعتمادًا على كيفية وتوقيت قياسه، يشير إلى أن فهمنا لمكونات الكون، مثل الطاقة المظلمة والمادة المظلمة، قد يكون غير مكتمل.
أصل المأزق الكوني
ويكمن الخلاف في الفرق العددي بين شكلين من أشكال القياس. تشير عمليات رصد الكون القريب، باستخدام النجوم مثل القيفاويات والمستعرات الأعظمية كـ “شموع قياسية”، إلى معدل توسع يبلغ حوالي 73 كيلومترًا في الثانية لكل ميغابارسيك (واحد ميغابارسيك يعادل حوالي 3.26 مليون سنة ضوئية). تتوافق هذه البيانات، التي قام جيمس ويب بتنقيحها الآن، مع القياسات التي أجراها تلسكوب هابل الفضائي على مدى عقود.
من ناحية أخرى، فإن تحليلات إشعاع الخلفية الكونية الميكروي – وهو صدى للانفجار الكبير – التي أجرتها بعثات مثل القمر الصناعي بلانك التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA)، تتوقع معدل توسع أبطأ، حوالي 67 كيلومترًا في الثانية لكل ميجا فرسخ فلكي. وهذا الاختلاف، رغم أنه قد يبدو صغيرا، إلا أنه ذو دلالة إحصائية ولا يمكن تجاهله، مما يشير إلى وجود خلل في فهمنا للتاريخ الكوني.
إرث إدوين هابل وتوسعه
تأسست فكرة الكون المتوسع في عشرينيات القرن الماضي على يد عالم الفلك إدوين هابل. ولاحظ أن معظم المجرات كانت تبتعد عن مجرتنا، وأن المجرات الأبعد كانت تتحرك بشكل أسرع. أدى هذا الاكتشاف الثوري إلى ظهور ثابت هابل، وهو أحد أعمدة علم الكونيات الحديث.
يعد تحديد القيمة الدقيقة لهذا الثابت أمرًا بالغ الأهمية للعديد من مجالات الفيزياء الفلكية. ويؤثر هذا الرقم بشكل مباشر على الحسابات المتعلقة بعمر الكون، الذي يقدر بنحو 13.8 مليار سنة، ويساعد في تحديد نسبة مكوناته الأساسية.
إن أي تغيير في ثابت هابل ينعكس في فهمنا للطاقة المظلمة، القوة الغامضة التي تسرع التوسع الكوني، والمادة المظلمة، التي تشكل معظم كتلة الكون. القيمة الدقيقة ضرورية للتنبؤ بالمصير النهائي للكون.
طرق القياس الكونية المختلفة
يستخدم علماء الفلك طريقتين مختلفتين لحساب ثابت هابل، والنتائج المتضاربة من كل منهما تؤدي إلى التوتر. تركز الطريقة الأولى على الكون “المحلي” أو الأحدث. وهو يعتمد على بناء “سلم المسافة الكونية”، والذي يستخدم الأجسام ذات السطوع المعروف لقياس المسافات المجرية.
النجوم المتغيرة القيفاوية، التي تنبض بإيقاع يرتبط مباشرة بضيائها الجوهري، تعمل بمثابة الدرجات الأولى لهذا السلم. على مسافات أكبر، يستخدم علماء الفلك المستعرات الأعظم من النوع Ia، وهي انفجارات نجمية تصل إلى ذروة سطوع متسقة للغاية، وتعمل كمنارات كونية.
Leia Também
اختبار البطارية الجديد يضع هاتف Galaxy S26 Ultra في المقدمة على iPhone 17 Pro Max في التصنيف العالمي
تكشف الأبحاث أن الآباء لا يدركون كيفية استخدام أطفالهم للذكاء الاصطناعي
خصم كبير على هاتف Galaxy S25 Plus يخفض قيمته إلى أقل من 4500 ريال في المتجر الإلكتروني
الطريقة الثانية تنظر إلى الماضي البعيد، من خلال تحليل الخلفية الكونية الميكروية (CMB). وهذا الضوء الأحفوري، المنبعث بعد 380 ألف سنة فقط من الانفجار الكبير، يحمل خريطة لظروف الكون في بداياته. ومن خلال تحليل التقلبات الصغيرة في درجات الحرارة في الإشعاع CMB، يمكن للعلماء استخدام النموذج الكوني القياسي للتنبؤ بمعدل التوسع الذي ينبغي أن يكون عليه اليوم.
إن قدرة جيمس ويب على المراقبة بالأشعة تحت الحمراء تسمح له بقياس الضوء الصادر من القيفاويات بشكل أكثر دقة، حيث يمكنه المرور عبر الغبار الكوني الذي حجبت ملاحظات هابل. وأكد هذا الوضوح المحسن أن القياسات المحلية صحيحة، مما يعمق اللغز بدلا من حله.
الدور الحاسم لتلسكوب جيمس ويب
كانت مساهمات جيمس ويب الأخيرة حاسمة في ترسيخ توتر هابل. من خلال مراقبة النجوم القيفاوية في المجرات التي تؤوي أيضًا المستعرات الأعظم من النوع Ia، قام التلسكوب بمعايرة سلم المسافة الكونية بدقة غير مسبوقة. تتوافق البيانات التي تم الحصول عليها تمامًا مع نتائج هابل، مما يلغي الفرضية القائلة بأن الأخطاء المنهجية في الأدوات أو المنهجية هي المسؤولة عن هذا التناقض.
بالإضافة إلى ذلك، في برامج المراقبة مثل PEARLS (المناطق الرئيسية خارج المجرة لإعادة التأين وعلوم التعديس)، قام ويب بدراسة المستعرات الأعظم التي تم تشويه ضوءها وتضخيمها بواسطة عدسة الجاذبية – وهو تأثير انحناء الضوء الناجم عن الأجسام الضخمة، مثل مجموعات المجرات. توفر هذه الملاحظات طريقة مستقلة لقياس ثابت هابل، وتشير النتائج الأولية أيضًا إلى القيمة الأعلى، مما يعزز قياسات الكون المحلي.
إعادة تقييم النموذج القياسي للكون
يشير استمرار توتر هابل إلى احتمال وجود شيء خاطئ أو غير مكتمل بشكل أساسي في نموذج Lambda-CDM، وهي النظرية التي تصف تكوين الكون وتطوره. ويفترض هذا النموذج أن الكون يتكون من مادة عادية والمادة المظلمة الباردة والطاقة المظلمة الثابتة، ويمثلها الحرف اليوناني لامدا. يشير التناقض إلى أن واحدًا أو أكثر من هذه المكونات قد يتصرف بشكل مختلف عما كان يُعتقد سابقًا. إحدى الفرضيات الأكثر مناقشة هي وجود “الطاقة المظلمة البدائية”، وهي شكل من أشكال الطاقة التي كان من شأنها أن تؤثر على معدل توسع الكون بعد وقت قصير من الانفجار الكبير ثم تتبدد. وتشمل الاحتمالات الأخرى تفاعلات غير معروفة بين المادة المظلمة والجسيمات الأخرى، أو وجود جسيمات دون ذرية غريبة مثل النيوترينوات العقيمة. قد يؤدي حل هذا اللغز إلى ثورة جديدة في الفيزياء، مما يعيد تعريف رؤيتنا للقوانين الأساسية التي تحكم الكون.
مستقبل علم الكونيات الرصدي
يتم تعبئة المجتمع الفلكي العالمي، بما في ذلك علماء من وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية، للتحقيق في سلالة هابل. ولم يعد النقاش يدور حول ما إذا كان التناقض حقيقيا، بل حول ما يعنيه.
حدود جديدة للبحث
سيستمر جيمس ويب في لعب دور مركزي، من خلال برامج المراقبة المخصصة لزيادة تحسين قياسات سلم المسافة الكونية. والهدف هو تقليل عدم اليقين إلى مستوى منخفض بحيث يمكن اختبار التفسيرات النظرية بدقة.
وفي الوقت نفسه، ستوفر مراصد أخرى، سواء في الفضاء أو على الأرض، مثل مرصد فيرا سي روبين القادم في تشيلي، كمية هائلة من البيانات حول المستعرات الأعظمية وعدسة الجاذبية، مما يوفر نوافذ جديدة لرسم خريطة لتاريخ توسع الكون بتفاصيل غير مسبوقة.
