لم تلعب الطاقة المظلمة الغامضة سوى جزء بسيط في الكون المبكر

البحث عن الطاقة المظلمة يمكن أن يساعد صيادي الكواكب

الضوء القادم من المجرات البعيدة مشوه بالمادة الأمامية. يمكن استخدام هذا ما يسمى بالعدسة الضعيفة لوصف الطاقة المظلمة. (رصيد الصورة: S. Colombi (IAP) ، فريق CFHT)





العلماء الذين يحاولون فهم الطاقة المظلمة ، وهي واحدة من أغرب الأشياء في الكون ، اتخذوا خطوة للأمام في تحديد مقدار ما يمكن أن يكون موجودًا بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم.

الطاقة المظلمة هي القوة الغامضة التي يعتقد العلماء أنها مسؤولة عن تشتيت الفضاء عند اللحامات ، مما يتسبب في تسارع توسع الكون. لا أحد يعلم ما هي الطاقة المظلمة ، ولم يتم اكتشافه مباشرة.

في الدراسة الجديدة ، استخدم الباحثون تلسكوب القطب الجنوبي في القارة القطبية الجنوبية لمراقبة الخلفية الكونية الميكروية ، الضوء المنتشر المتبقي من الانفجار العظيم التي يُعتقد أنها أدت إلى نشوء الكون. يحمل هذا الإشعاع سجلًا للعديد من خصائص الكون المبكر ، مما يسمح للعلماء باستنتاج أكبر قدر ممكن من الطاقة المظلمة التي كان يمكن أن تكون موجودة في ذلك الوقت.



بناءً على قياساتهم ، وجد الباحثون أن الطاقة المظلمة لا يمكن أن تكون مسؤولة عن أكثر من 1.8٪ من الكثافة الكلية للكون. على النقيض من ذلك ، تهيمن الطاقة المظلمة على الفضاء اليوم ، حيث تمثل حوالي 74 بالمائة من كل المادة والطاقة في الكون.

الدور الكوني للطاقة المظلمة

تعتبر إحدى النظريات الأكثر شيوعًا للطاقة المظلمة أنها الثابت الكوني ، وهو مصطلح مأخوذ من معادلات أينشتاين للنسبية العامة.



إذا كانت الطاقة المظلمة ثابتة ، فإن كثافتها - مقدار الطاقة المظلمة لكل مساحة معينة من الفضاء - لم تتغير بمرور الوقت. في غضون ذلك ، تغيرت كثافة المادة في الكون ، وأصبحت أقل وأقل مع توسع الكون. [صور: The Big Bang & Early Universe]

لذلك ، بينما تفوق الطاقة المظلمة الآن عدد المادة بنحو ثلاثة إلى واحد ، فإن هذه النسبة كانت ستقل كثيرًا عندما كان الكون الفتى كثيفًا جدًا بالمادة. كانت الطاقة المظلمة غير مهمة للغاية بالمقارنة.

ما هي الطاقة المظلمة حقا؟



تتوافق القياسات الجديدة مع هذه الفكرة ، على الرغم من أنها لا تزال غير قادرة على فصل نظرية الثابت الكوني عن النماذج الأخرى التي تشير إلى أن الجزء الأول من الطاقة المظلمة ، على الرغم من صغرها ، لم يكن مهملاً.

قال المؤلف الرئيسي للدراسة كريستيان إل ريتشارت ، عالم الكونيات بجامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، إن النماذج التي تكون فيها الطاقة المظلمة غير ثابتة 'لها بعض المزايا النظرية'.

على سبيل المثال ، كما قال ، يمكنهم استيعاب مصادفة غريبة: لقد وجدنا أنفسنا في كون حيث الطاقة المظلمة والمادة قابلة للمقارنة نسبيًا ، دون أن نسيطر تمامًا على الآخر. تتجنب هذه النظريات هذه القضية من خلال الإشارة إلى أن الكون لم يكن دائمًا على هذا النحو.

قال كريستوف ويتريش من جامعة هايدلبرغ في ألمانيا ، الذي اقترح في عام 1987 نموذجًا لتغيير الطاقة المظلمة يسمى 'quintessence' ، إنه من الصعب استبعاد مثل هذه النماذج ، لأنها لا تؤدي إلى تنبؤ محدد لكمية الطاقة المظلمة عند الوقت المعطى.

قال ويتيريش لموقع ProfoundSpace.org في رسالة بريد إلكتروني: 'على أي حال ، لا يظهر أي انحراف عن نموذج بسيط له ثابت كوني في البيانات [من تلسكوب القطب الجنوبي] ، وهذا مثير للإعجاب بحد ذاته'. يمكن أن يكون هناك على الأكثر جزء صغير من الطاقة المظلمة المبكرة ، بما يتفق مع نتائج التحقيقات السابقة.

بشكل عام ، يفضل العديد من علماء الكونيات نظرية الثابت الكوني.

قال ريتشارت: 'هناك نظرية مفادها أن أبسط تفسير هو الأفضل ، والثابت الكوني الآن هو أبسط نموذج يطابق جميع الملاحظات'.

صورة الأشعة السينية والبيانات الضوئية من Supernova 1E 0102.2-7219. يساعد الضوء القادم من المستعرات الأعظمية البعيدة علماء الفيزياء الفلكية على رسم خريطة للكون وتحديد معدل تمدده.

صورة الأشعة السينية والبيانات الضوئية من Supernova 1E 0102.2-7219. يساعد الضوء القادم من المستعرات الأعظمية البعيدة علماء الفيزياء الفلكية على رسم خريطة للكون وتحديد معدل تمدده.(رصيد الصورة: ناسا)

استهداف لغز الطاقة المظلمة

نظرًا لأن العلماء يجمعون بيانات أفضل وأفضل حول الخلفية الكونية الميكروية من تجارب مثل تلك التي تستخدم تلسكوب القطب الجنوبي أو القمر الصناعي بلانك الأوروبي ، يجب أن يصبح الموقف أكثر وضوحًا.

كتب عالم الفيزياء الفلكية بهارات راترا من جامعة ولاية كنساس في رسالة بالبريد الإلكتروني: 'هذه ورقة مثيرة للاهتمام'. راترا ، الذي لم يشارك في الدراسة ، هو المهندس المعماري ، جنبًا إلى جنب مع جيم بيبلز من جامعة برينستون ، لنموذج متغير بمرور الوقت للطاقة المظلمة.

قال راترا: `` ثابت آينشتاين الكوني متسق للغاية مع قيود المراقبة من مجموعات البيانات المتاحة حاليًا ، لكن الطاقة المظلمة التي تتناقص ببطء بمرور الوقت (وتختلف بشكل ضعيف في الفضاء) ، كما في النموذج الذي اعتبرته بيبلز ، لم يتم بعد. استياء بشدة من البيانات.

من المرجح أن يصبح الوضع أكثر وضوحًا في السنوات القليلة المقبلة ؛ هذه أوقات ممتعة لعلم الكونيات! '

قدم Reichardt وزملاؤه دراستهم إلى مجلة Astrophysical Journal Letters ، حيث تخضع حاليًا لمراجعة الأقران ، وقاموا بنشرها على موقع ArXiv للطباعة في علم الفلك.

يمكنك متابعة مدير التحرير المساعد على موقع ProfoundSpace.org كلارا موسكويتز على Twitter @ كلارا موسكوفيتش . تابع موقع ProfoundSpace.org للحصول على أحدث أخبار علوم الفضاء والاستكشاف على Twitter تضمين التغريدة و على موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك .