مرصد جيمس ويب يكشف عن شرخ كبير في فهم العلماء للكون
تاريخ النشر: 13th, December 2024 GMT
كشفت نتائج حديثة قادمة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأميركية ناسا عن المزيد من التفاصيل حول المعضلة الفلكية المحيرة التي تتمثل في أن نتائج قياس توسع الكون تختلف باختلاف أدوات القياس، في دراسة نشرت في دورية "أستروفيزيكال جورنال"
وتعد هذه المسألة، التي تعرف باسم "توتر هابل"، إحدى أهم المسائل التي أرهقت العلماء لأكثر من عقد من الزمان بعد أن تضاربت الأدلة الفلكية التي حصل عليها تلسكوب هابل الفضائي حول معدل تسارع اتساع الكون مع النماذج الرياضية.
ومع صدور بيانات حديثة من تلسكوب جيمس ويب التي استمر العمل عليها على مدار عامين، فإن الفجوة بين معدل التوسع المرصود والتوقعات بناء على الشروط الأولية للكون قد توسعت بنسبة تقارب 8%، التباين الذي من شأنه أن يزيد الشرخ حول فهم العلماء لتاريخ الكون ومكوناته الغامضة.
يُعد تلسكوب ويب الفضائي، الذي يُعتبر أكثر تلسكوبات الفضاء تطورا على الإطلاق، المصدر الأكبر والأدق للبيانات التي تقيس توسع الكون في الوقت الحالي، ومن خلال الملاحظات الجديدة يبدو أن توتر هابل بات أمرا حتميا بالفعل، مما يلغي الاحتمالية القائلة بأن ثمّة خطأ في الأدوات التي استخدمت في نتائج تلسكوب هابل سابقا.
ووفقا لعالم الفلك آدم ريس، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء، يشير في بيان صحفي صدر عن جامعة جونز هوبكينز المشاركة في الدراسة، إلى أن هذه النتائج تؤكد الملاحظة التي استمرت لسنوات طويلة بأن الكون يتوسع بمعدل أسرع مما يمكن للنماذج الحالية للكون أن تشرحه، وهذه الفجوة في فهم العلماء تبرز حقيقة أساسية أن هناك مكونات في الكون، مثل الطاقة المظلمة والمادة المظلمة، ما زالت مجهولة إلى حد كبير وتشكل جزءا أساسيا في تفسير هذه الظاهرة.
وتؤكد الأدلة الجديدة على الفجوات الواسعة في فهم الفلكيين للطاقة المظلمة والمادة المظلمة، اللتين تشكلان معًا حوالي 96% من الكون، وتعد المادة المظلمة، التي تشكل نحو 27% من الكون، الشكل النظري من المادة ولا ينبعث منها ضوء أو طاقة، ويستدل الفلكيون على وجودها بناء على تأثيراتها الجاذبية على المادة العادية.
إعلانوفي المقابل، يُعتقد أن الطاقة المظلمة، التي تشكل حوالي 69% من الكون، هي المسؤولة عن تسريع عملية توسع الكون، وقياسا على ذلك يطرح العلماء السؤال الأهم في هذه المسألة: هل يمكن أن يكون التباين في معدل التوسع مرتبطا بخصائص غير معروفة لهذه القوى الكونية، أم ربما ثمّة عوامل جديدة تماما لم تُكتشف بعد؟
ظهرت عدة فرضيات لتفسير معدل التوسع الشاذ للكون، ويشير بعضها إلى أن هناك تعديلات محتملة على خصائص المادة المظلمة والطاقة المظلمة، أو ربما ثمة "إشعاع مظلم" لا يمكن التنبؤ به أو رصده، أو حتى فكرة أن الجاذبية نفسها قد تظهر خصائص غريبة على المسافات الكونية الشاسعة.
كما تتضمن الاحتمالات الأخرى دور النيوترينوات، وهي جسيمات دون ذرية يصعب الكشف عنها ولكن قد تحمل أدلة مهمة حول سلوك الكون على نطاقات واسعة، وتبرز هذه الفرضيات تعقيدات التحدي التي يواجهها العلماء في حل لغز توتر هابل.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: حريات المادة المظلمة فی فهم
إقرأ أيضاً:
عازل مثالي.. هكذا استطاع العلماء تحويل الماء إلى معدن
كشف عدد من الباحثين، بحسب تقرير لمجلة "Nature" أن: "الماء الموجود في الطبيعة يوصل الكهرباء، ولكن ذلك بسبب الشوائب الموجودة فيه، والتي تذوب في أيونات حرة تسمح بتدفق التيار الكهربائي مما يجعل الماء النقي "معدنيًا" -موصلًا إلكترونيًا- فقط عند ضغوط عالية للغاية، بما يتجاوز قدرات البشر الحالية على الإنتاج في المختبر".
وأبرز الباحثين، أن: "الماء النقي يعتبر عازل مثالي تقريبًا"، كما أثبتوا لأول مرة في عام 2021، فإن الضغوط العالية ليست فقط هي التي يمكنها تحفيز هذا المعدن في الماء النقي.
وأكدوا أنه: "من خلال ملامسة الماء النقي مع معدن قلوي يتشارك الإلكترون -في هذه الحالة سبيكة من الصوديوم والبوتاسيوم- يمكن إضافة جزيئات مشحونة حرة الحركة، مما يحول الماء إلى معدن"، مردفين: "تستمر الموصلية الناتجة لبضع ثوان فقط، لكنها خطوة مهمة نحو القدرة على فهم هذه المرحلة من الماء من خلال دراستها مباشرة".
إلى ذلك، أوضح الفيزيائي، روبرت سايدل من Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie في ألمانيا، في عام 2021 أنه: "عندما تم نشر البحث لأول مرة: يمكنك رؤية مرحلة التحول إلى المياه المعدنية بالعين المجردة!".
وأضاف أنّ: "قطرة الصوديوم والبوتاسيوم الفضية تغطي نفسها بتوهج ذهبي، وهو أمر مثير للإعجاب للغاية".
ووفق تقرير مجلة Nature، فإنه: "تحت ضغوط عالية بما فيه الكفاية، يمكن لأي مادة تقريبًا أن تصبح موصلة للكهرباء نظريًا. الفكرة هي أنه إذا قمت بضغط الذرات معًا بإحكام كافٍ، فإن مدارات الإلكترونات الخارجية ستبدأ في التداخل، مما يسمح لها بالتحرك".
"بالنسبة للمياه، يبلغ هذا الضغط حوالي 48 ميجا بار، أي أقل بقليل من 48 مليون مرة من الضغط الجوي للأرض عند مستوى سطح البحر" بحسب التقرير نفسه.
وأكد: "في حين أن الضغوط التي تتجاوز هذا قد تم توليدها في بيئة مختبرية، فإن مثل هذه التجارب لن تكون مناسبة لدراسة المياه المعدنية. لذلك تحول فريق من الباحثين بقيادة عالم الكيمياء العضوية بافيل جونجويرث من الأكاديمية التشيكية للعلوم في التشيك إلى المعادن القلوية".
وتابع: "تطلق هذه المواد إلكتروناتها الخارجية بسهولة شديدة، مما يعني أنها يمكن أن تحفز خصائص مشاركة الإلكترونات في الماء النقي عالي الضغط دون الحاجة إلى ضغوط عالية"، مردفا: "لكن هناك مشكلة واحدة فقط: المعادن القلوية تتفاعل بشكل كبير مع الماء السائل، وأحيانًا تصل إلى حد الانفجار (يمكنك مشاهدة الفيديو أدناه)".
كذلك، وجد فريق البحث طريقة وصفوها بـ"الرائعة جدًا" لحل هذه المشكلة. ماذا لو تمت إضافة الماء إلى المعدن بدلاً من إضافة المعدن إلى الماء؟، موضحين: "في غرفة مفرغة من الهواء، بدأ الفريق بإخراج نقطة صغيرة من سبيكة الصوديوم والبوتاسيوم من فوهة، وهي سائلة في درجة حرارة الغرفة، ثم أضافوا بعناية شديدة طبقة رقيقة من الماء النقي باستخدام ترسيب البخار".
واسترسل التقرير: "عند التلامس، تدفقت الإلكترونات والكاتيونات المعدنية (أيونات موجبة الشحنة) إلى الماء من السبيكة. لم يمنح هذا الماء لمعانًا ذهبيًا فحسب، بل جعل الماء موصلًا -تمامًا كما ينبغي أن نرى في الماء المعدني النقي عند الضغط العالي".
وأوضح: "تم تأكيد ذلك باستخدام التحليل الطيفي للانعكاس البصري والتحليل الطيفي للأشعة السينية السنكروترونية"، متابعا: "الخاصيتان -اللمعان الذهبي والشريط الموصل- تشغلان نطاقين تردديين مختلفين، ما سمح بتحديدهما بوضوح".
"بالإضافة إلى منحنا فهمًا أفضل لهذا التحول المرحلي هنا على الأرض، يمكن أن يسمح البحث أيضًا بإجراء دراسة وثيقة لظروف الضغط العالي الشديد داخل الكواكب الكبيرة" وفقا للتقرير نفسه.
وختم التقرير بالقول: "في الكواكب الجليدية في النظام الشمسي، نبتون وأورانوس، على سبيل المثال، يُعتقد أن الهيدروجين المعدني السائل يدور في دوامة. وكوكب المشتري هو الوحيد الذي يعتقد أن الضغوط فيه مرتفعة بما يكفي لتمعدن الماء النقي. إن احتمال القدرة على تكرار الظروف داخل الكوكب العملاق في نظامنا الشمسي هو أمر مثير بالفعل".
وقال سايدل: "إن دراستنا لا تظهر فقط أنه يمكن بالفعل إنتاج المياه المعدنية على الأرض، ولكنها تميز أيضًا الخصائص الطيفية المرتبطة ببريقها المعدني الذهبي الجميل".
"آيرينا" تناقش مضاعفة القدرة الإنتاجية للطاقة المتجددة