حقوق الصورة: RAS
في السنوات الأخيرة ، حصل الفلكيون على قياسات تفصيلية لإشعاع الخلفية الكونية للميكروويف - "صدى" من ولادة الكون خلال الانفجار العظيم.
يبدو أن هذه النتائج تشير بدقة ملحوظة إلى أن الكون يسيطر عليه "المادة المظلمة الباردة" الغامضة و "الطاقة المظلمة". لكن الآن وجدت مجموعة من علماء الفلك في المملكة المتحدة دليلاً على أن أصداء الميكروويف البدائية ربما تكون قد تم تعديلها أو "تلفها" في رحلتها إلى الأرض التي استمرت 13 مليار عام.
تستند النتائج التي توصل إليها فريق في جامعة دورهام ، بقيادة البروفيسور توم شانكس ، على تحليل جديد للبيانات من القمر الصناعي Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) التابع لناسا.
وجد الفريق أن عناقيد المجرات القريبة يبدو أنها تقع في مناطق من السماء حيث تكون درجة حرارة الميكروويف أقل من المتوسط. يمكن حساب هذا السلوك إذا تفاعل الغاز الساخن في عناقيد المجرات مع فوتونات Big Bang أثناء مرورها وأفسد المعلومات الواردة في هذا الصدى للكرة النارية البدائية. الفيزيائيان الروس R. R. Sunyaev و Ya. وتوقع ب. زيلدوفيتش حدوث مثل هذا التأثير في أوائل السبعينيات ، بعد وقت قصير من اكتشاف إشعاع الخلفية الكونية الميكروي.
وقد شوهد تأثير Sunyaev-Zeldovich سابقًا في حالات الملاحظات التفصيلية لخلفية الميكروويف بالقرب من بعض مجموعات المجرات الغنية وأبلغ فريق WMAP نفسه عن رؤية التأثير في بياناتهم الخاصة ، بالقرب من مراكز العنقود.
وجد فريق دورهام الآن دليلاً على أن الغاز الساخن في العناقيد قد يؤثر على خرائط خلفية الموجات الدقيقة إلى نصف قطر يبلغ درجة واحدة تقريبًا من مراكز مجموعة المجرات ، وهي مساحة أكبر بكثير مما تم اكتشافه سابقًا. يشير هذا إلى أن مواضع "عناقيد العناقيد" أو "العناقيد الفائقة" قد تتزامن أيضًا مع بقع أكثر برودة في نمط تقلبات خلفية الميكروويف.
قال البروفيسور شانكس: "إن الفوتونات الموجودة في إشعاع الخلفية بالموجات الدقيقة متناثرة بواسطة الإلكترونات في التجمعات القريبة". "هذا يتسبب في تغييرات مهمة للإشعاع في الوقت الذي يصل إلينا."
"إذا كان لمجموعات المجرات التي تقع على بعد عدة مليارات من السنين الضوئية من الأرض نفس التأثير أيضًا ، فيجب علينا أن نفكر فيما إذا كان من الضروري تعديل تفسيرنا لخرائط الأقمار الصناعية لإشعاع الخلفية الميكروويف."
إذا تم تأكيد نتيجة دورهام ، فقد تكون العواقب على علم الكونيات ذات أهمية كبيرة. يكمن توقيع الطاقة المظلمة والمادة المظلمة في البنية التفصيلية للتموجات التي تم اكتشافها في خلفية الميكروويف ، وهي اختلافات صغيرة في درجة الحرارة تم إنشاؤها في وقت كان نصف قطر الكون أصغر ألف مرة مما هو عليه اليوم.
إذا كان هذا النمط البدائي قد تم إتلافه من خلال العمليات التي حدثت في الماضي القريب ، بعد فترة طويلة من تشكل المجرات وعناقيد المجرات ، فسيؤدي ذلك في أحسن الأحوال إلى تعقيد تفسير صدى الموجات الدقيقة وسيبدأ في أسوأ الأحوال في تقويض الأدلة السابقة كل من الطاقة المظلمة والمادة المظلمة الباردة.
قال عضو الفريق السير أرنولد ولفندال (الفلكي الملكي سابقًا) "إن قوة بيانات WMAP الرائعة هذه هي أنها تشير إلى أن تفسير" صدى "خلفية الميكروويف قد يكون أقل وضوحًا مما كان يعتقد سابقًا.
أفاد فريق WMAP بالفعل أن قياسات صدى الميكروويف في Big Bang قد تكون قد تعرضت للخطر بسبب عملية تكوين المجرة في مرحلة متوسطة من تاريخ الكون. قدموا دليلاً على أن الغاز الذي يتم تسخينه من قبل النجوم والمجرات والكوازارات التي ولدت في البداية ربما يكون قد أفسد أيضًا إشارة الميكروويف عندما كان الكون أصغر 10 أو 20 مرة مما كان عليه في الوقت الحاضر. وبالتالي ، تشير كل من نتائج WMAP و Durham إلى أن صدى الموجات الدقيقة للانفجار الكبير ربما يكون قد واجه الكثير من العقبات في رحلته إلى الأرض أكثر مما كان يُعتقد سابقًا ، مع تشويه محتمل للإشارة البدائية.
قال البروفيسور شانكس: "قد تؤدي نتائجنا في نهاية المطاف إلى تقويض الاعتقاد بأن الكون تسيطر عليه جسيمات المادة المظلمة الباردة بعيد المنال وطاقة الظلام الغامضة".
على الرغم من أن الأدلة الملاحظة للنموذج القياسي لعلم الكونيات لا تزال قوية ، إلا أن النموذج يحتوي على جوانب غير مريحة للغاية. تنشأ هذه أولاً لأنها تستند إلى قطعتين من "الفيزياء غير المكتشفة" - المادة المظلمة الباردة والطاقة المظلمة - لم يتم اكتشاف أي منهما في المختبر. في الواقع ، فإن إدخال هذين المكونين الجديدين يزيد بشكل كبير من تعقيد النموذج التضخمي Big Bang القياسي.
إن مشكلات الطاقة المظلمة عميقة بشكل خاص: على سبيل المثال ، كثافتها الملحوظة صغيرة جدًا لدرجة أنها قد تكون غير مستقرة ميكانيكيًا من حيث الكم. كما أنه يخلق مشاكل لنظريات الجاذبية الكمومية ، التي تشير إلى أننا قد نعيش في الكون بأبعاد 10 أو 11 ، وكلها تقلصت ، باستثناء ثلاثة في الفضاء وواحد في الوقت.
لذلك يرغب العديد من المنظرين في طريق الهروب من النموذج القياسي لعلم الكونيات اليوم ، ويبقى أن نرى إلى أي مدى ستذهب هذه الملاحظات التي ناقشتها مجموعة دورهام في هذا الاتجاه. ولكن إذا كان ذلك صحيحًا ، فإنهم يقترحون أن الشائعات التي نعيشها في "عصر جديد من علم الكونيات الدقيقة" قد تكون سابقة لأوانها!
المصدر الأصلي: RAS News Release
