هناك شيء ما في علم الكونيات قد يجبرنا على إعادة كتابة بعض الكتب المدرسية. كل هذا يتمحور حول قياس تمدد الكون ، والذي من الواضح أنه جزء أساسي من فهمنا للكون.
يتم تنظيم توسع الكون من خلال شيئين: الطاقة المظلمة والمادة المظلمة. إنهم مثل الين واليانغ في الكون. أحدهما يقود التمدد ، بينما الآخر يضغط على التمدد. تدفع الطاقة المظلمة الكون إلى التوسع باستمرار ، بينما توفر المادة المظلمة الجاذبية التي تؤخر هذا التوسع. وحتى الآن ، بدت Dark Energy قوة ثابتة لا تتزعزع أبدًا.
كيف يعرف هذا؟ حسنًا ، الخلفية الكونية الميكروويف (CMB) هي إحدى طرق قياس التمدد. يشبه CMB صدى من الأيام الأولى للكون. إنه الدليل الذي خلفه منذ حوالي 380.000 سنة بعد الانفجار العظيم ، عندما استقر معدل تمدد الكون. إن CMB هو مصدر معظم ما نعرفه عن الطاقة المظلمة والمادة المظلمة. (يمكنك سماع CMB بنفسك عن طريق تشغيل راديو منزلي وضبطه على صوت ثابت. تأتي نسبة صغيرة من هذا الثابت من CMB. إنه مثل الاستماع إلى صدى الانفجار العظيم.)
تم قياس ودراسة الإشعاع CMB بدقة تامة ، وعلى الأخص من قبل وكالة الفضاء الأوروبية مرصد بلانك ، وبواسطة مسبار ويلكينسون تباين الميكروويف (WMAP). لقد أعطانا بلانك ، على وجه الخصوص ، لقطة سريعة للكون المبكر سمحت لعلماء الكون بالتنبؤ بتوسع الكون. لكن فهمنا لتوسع الكون لا يأتي فقط من دراسة CMB ، ولكن أيضًا من ثابت هابل.
ال ثابت هابل سمي على اسم إدوين هابل ، عالم الفلك الأمريكي الذي لاحظ أن سرعة تمدد المجرات يمكن تأكيدها من خلال انزياحها الأحمر. كما لاحظ هابل متغير سيفيد النجوم ، نوع من الشموع القياسية التي تعطينا قياسات موثوقة للمسافات بين المجرات. نتج عن الجمع بين الملاحظتين ، السرعة والمسافة ، قياس تمدد الكون.
لذلك لدينا طريقتان لقياس تمدد الكون ، وكلاهما يتفقان مع بعضهما البعض في الغالب. كانت هناك تناقضات بين نقطتين من بضع نقاط مئوية ، ولكن كان ذلك ضمن نطاق أخطاء القياس.
ولكن الآن تغير شيء ما.
في ورقة بحثية جديدة ، أبلغ الدكتور آدم ريس من جامعة جونز هوبكنز وفريقه عن قياس أكثر صرامة لتوسع الكون. استخدم ريس وفريقه تلسكوب هابل الفضائي لمراقبة 18 شمعة قياسية في المجرات المضيفة ، وقللوا من بعض عدم اليقين الكامن في الدراسات السابقة للشموع القياسية.
نتيجة هذا القياس الأكثر دقة هو أنه تم تنقيح ثابت هابل. وهذا بدوره أدى إلى زيادة الاختلاف بين طريقتين يتم قياس توسع الكون. الفجوة بين ما يخبرنا به ثابت هابل هو معدل التمدد ، وما يخبرنا به إشعاع الخلفية الكونية ، كما تم قياسه بواسطة مركبة بلانك الفضائية ، هو معدل التوسع ، الآن 8٪. و 8٪ هو تناقض كبير جدًا بحيث لا يمكن تفسيره على أنه خطأ قياس.
تداعيات هذا هو أننا قد نحتاج إلى مراجعة نموذجنا القياسي في علم الكونيات لحساب هذا بطريقة ما. والآن ، يمكننا فقط تخمين ما قد نحتاج إلى تغييره. ومع ذلك ، هناك على الأقل اثنان من المرشحين.
قد تتمحور حول المادة المظلمة ، وكيف تتصرف. من الممكن أن تتأثر المادة المظلمة بقوة في الكون لا تؤثر على أي شيء آخر. نظرًا لأنه لا يُعرف سوى القليل عن Dark Matter ، والاسم نفسه ليس أكثر من مجرد عنصر نائب لشيء نحن جاهلين به تمامًا تقريبًا ، يمكن أن يكون ذلك.
أو يمكن أن يكون شيئًا له علاقة بالطاقة المظلمة. اسمها ، أيضًا ، هو في الحقيقة مجرد عنصر نائب لشيء لا نعرف عنه شيئًا تقريبًا. ربما لا تكون الطاقة المظلمة ثابتة ، كما اعتقدنا ، ولكنها تتغير بمرور الوقت لتصبح أقوى الآن مما كانت عليه في الماضي. يمكن أن يفسر هذا التناقض.
الاحتمال الثالث هو أن الشموع القياسية ليست مؤشرات موثوقة للمسافة التي اعتقدنا أنها كانت كذلك. لقد قمنا بتنقيح قياساتنا للشموع القياسية من قبل ، وربما سنعيد ذلك مرة أخرى.
حيث كل هذا يؤدي إلى تكهنات في هذه المرحلة. لقد تغير معدل توسع الكون من قبل ؛ منذ حوالي 7.5 مليار سنة تسارعت. ربما يتغير مرة أخرى ، الآن في عصرنا. نظرًا لأن Dark Energy تحتل ما يسمى بالمساحة الفارغة ، فربما يتم إنشاء المزيد منها مع استمرار التوسع. ربما وصلنا إلى نقطة تحول أو توازن أخرى.
الشيء الوحيد المؤكد هو أنه لغز. واحد نحن مدفوعون لفهمه.