عندما ننظر إلى العالم من حولنا ، نرى أنماطًا. الشمس تشرق وتغرب. فصول السنة. تنجرف الأبراج عبر سماء الليل. أثناء دراستنا لهذه الأنماط ، طورنا قوانين ونظريات علمية تساعدنا في فهم الكون. في حين أن نظرياتنا قوية ، إلا أنها لا تزال متجذرة في بعض الافتراضات الأساسية. واحد من هؤلاء هو أن قوانين الفيزياء هي نفسها في كل مكان. يُعرف هذا باسم الخواص الكونية ، ويسمح لنا بمقارنة ما نراه في المختبر مع ما نراه على بعد سنوات ضوئية.
تظهر ملاحظات الكوازارات سرعة ثابتة للضوء. الائتمان: C. Berengut
في حين أن الخواص هي افتراض عام ، فإن هذا لا يعني أنه لا يمكننا اختبار هذا الافتراض. عندما أرسلنا مجسات فضائية عبر نظامنا الشمسي ، وجدنا أن قوانين الجاذبية والكهرومغناطيسية تعمل على الكواكب البعيدة تمامًا بالطريقة التي تعمل بها على الأرض. عندما نلاحظ المجرات البعيدة ، نرى نفس النوع من السلوك. لقد أظهرنا ذلك حتى الثوابت الفيزيائية مثل سرعة الضوء هي نفسها. الخواص هو افتراض عمل جيد.
لكن لا يزال من الممكن أن نكون مخطئين ، كما تشير دراسة حديثة عن عناقيد المجرات البعيدة.
تبحث الدراسة في مجموعات المجرات البعيدة. عندما ننظر إلى هذه المجموعات نجد أنها تبتعد عنا. كلما كانت المجرة بعيدة ، يبدو أنها تتحرك بشكل أسرع. هذا صحيح بالنسبة لعناقيد المجرات في كل اتجاه ننظر إليه. هذا يتوافق مع التوسع الكوني مدفوعًا بالطاقة المظلمة.
الطاقة المظلمة أكثر غموضًا من المادة المظلمة ، لذلك نحن لسنا متأكدين من ماهيتها. الفكرة الأكثر شيوعًا هي أن الطاقة المظلمة هي خاصية متأصلة في الزمكان. ضمن النسبية العامة ، يمكن إعطاء الزمكان ثابتًا كونيًا يتسبب في تمدد الفضاء بمرور الوقت. تم اقتراح الفكرة لأول مرة من قبل أينشتاين لمنع الكون من الانهيار تحت جاذبيته الخاصة وتجاهل لاحقًا الفكرة. ولكن تم إحياؤها عندما كان الكون يتوسع.
يختلف سطوع مجموعات الأشعة السينية حسب المكان الذي تنظر إليه. الائتمان: NASA / CXC / Univ. بون / ك. ميغاس وآخرون.
الثابت الكوني شائع لأنه لا يتطلب أن تنتشر بعض الأشياء الغريبة غير المكتشفة عبر الكون. كما أنه يدعم الخواص الكونية. إذا كانت الطاقة المظلمة ناتجة عن ثابت كوني ، وإذا كانت المادة في الكون منتشرة بشكل متساوٍ (كما يبدو) ، فيجب أن نرى الكون يتمدد بالتساوي في جميع الاتجاهات. بطريقة أخرى ، يجب أن تكون معلمة هابل (معدل التمدد الذي نقيسه) متناحرة. وقد دعمت الدراسات السابقة للتوسع الكوني هذا ، ولهذا السبب يطلق عليه غالبًا ثابت هابل.
نظرت هذه الدراسة الجديدة في التوسع الكوني من خلال مراقبة الغاز الساخن داخل عناقيد المجرات. يصدر هذا الغاز أشعة سينية قوية ، ومن خلال مراقبة طيف هذه الأشعة السينية ، يمكن للفريق حساب درجة حرارة الغاز. كلما ارتفعت درجة الحرارة ، زاد سطوع الغاز. من خلال قياس درجة حرارة الغاز ، يمكن للفريق تحديد مقدار ضوء الأشعة السينية الذي ينبعث منه. هذا صحيح بغض النظر عن كيفية تمدد الكون.
يختلف التوسع الكوني عبر السماء. الائتمان: ميغاس ، ك ، وآخرون
لكن بعد ذلك قارن الفريق السطوع الفعلي للغاز في هذه المجموعات المجرية مع سطوعها الظاهري. من هذا ، يمكنهم قياس ثابت هابل في اتجاه العنقود المجري. لقد فعلوا ذلك بمئات المجموعات في جميع أنحاء السماء ، والنتيجة التي حصلوا عليها تعتمد على الاتجاه الذي نظروا إليه. بناءً على هذا البحث ، الكون ليس خواص الخواص. إذا كان هذا صحيحًا ، فنحن بحاجة إلى إلقاء نظرة جادة على الافتراضات الأساسية لعلم الكونيات.
هناك عدة أسباب لتوخي الحذر بشأن هذه النتيجة. بادئ ذي بدء ، إذا كان هذا السلوك غير الخواص موجودًا عبر الكون بأسره ، فيجب رؤية تأثيره في الخلفية الميكروية الكونية (CMB). نظرًا لأن CMB لا تُظهر هذا التأثير ، فقد تكون خاصية محلية. المحلي في هذه الحالة حوالي 5 مليار سنة ضوئية. قد تكون هناك أيضًا مشكلات في معايرة البيانات تحتاج إلى حل.
إنها نتيجة أولية ، لكن الأبحاث الأخرى ألمحت إلى عدم تماثل الخواص عبر الكون. هذا بالتأكيد شيء نريد إجراء مزيد من التحقيق فيه.
المرجعي:ميغاس ، ك ، وآخرون. ' سبر الخواص الكونية بعينة مجموعة مجرة جديدة للأشعة السينية عبر L.X؟ علاقة القياس تي. 'علم الفلك والفيزياء الفلكية636 ، أ 15 (2020).