وجدت تجربة علامات لنوع جديد من الطاقة المظلمة

بالعربي/ إذا تم تأكيده ، يمكن أن يحل هذا الاكتشاف اللغز المحيط بمعدل تمدد الكون الحالي.

وجد عملين مؤشرات أولية لنوع جديد من الطاقة المظلمة (العامل الغامض المسؤول عن التوسع المتسارع للكون) كان من الممكن أن يكون موجودًا خلال 300000 سنة الأولى من عمر الكون. تزعم كلتا الدراستين ، اللتين ظهرت قبل أيام قليلة في مستودع arXiv preprint ، أنهما حددتا أثرًا محتملاً لهذه “الطاقة المظلمة المبكرة” في البيانات التي تم جمعها بين عامي 2013 و 2016 بواسطة تلسكوب أتاكاما الكوني (ACT) في تشيلي. إذا تم تأكيد هذا الاكتشاف ، فقد يساعد في حل اللغز المستمر فيما يتعلق بملاحظات الكون المبكر ، والتي يبدو أنها غير متوافقة مع معدل التوسع الكوني المقاس بقياسات الكون القريب.

في الوقت الحالي ، البيانات أولية فقط. تحذر سيلفيا جالي ، عالمة الكونيات في معهد الفيزياء الفلكية في باريس والتي لم تشارك في أي من الدراستين ، “هناك عدة أسباب لتوخي الحذر عند تفسير هذا على أنه اكتشاف فيزياء جديدة”. يعترف مؤلفو كلتا الورقتين ، أحدهما نشره فريق ACT والآخر بواسطة مجموعة مستقلة ، أن البيانات ليست قوية بما يكفي للادعاء بثقة باكتشاف الظاهرة الجديدة. لكنهم يقولون إن قياسات ACT الأخرى ، وكذلك تلك من مرصد آخر ، تلسكوب القطب الجنوبي في أنتاركتيكا ، يمكن أن توفر قريبًا دليلًا أقوى.

“إذا كان هذا صحيحًا حقًا – إذا كان هناك بالفعل طاقة مظلمة مبكرة في الكون المبكر – يجب أن نرى إشارة قوية ،” يقول كولين هيل ، المؤلف المشارك في ورقة فريق ACT وعالم الكونيات في جامعة كولومبيا.

المسارات في خلفية الميكروويف

تم تصميم كل من تلسكوب القطب الجنوبي و ACT لإلقاء نظرة فاحصة على الخلفية الكونية الميكروية ، والإشعاع البدائي الذي يشار إليه أحيانًا باسم “صدى” الانفجار الأعظم وأحد أعمدة الفهم الحديث. للكون. من خلال رسم خرائط الاختلافات الدقيقة في هذا الضوء في اتجاهات مختلفة عبر السماء ، وجد الفيزيائيون أكثر من دليل مقنع للنموذج الكوني القياسي ، النظرية السائدة التي تصف تكوين الكون وتطوره منذ نشأته.

يتصور هذا النموذج كونًا مكونًا من ثلاث مواد أساسية: الطاقة المظلمة (التي تسبب التوسع المتسارع للكون الحالي) ، والمادة المظلمة الغامضة بنفس القدر (المسؤولة الرئيسية عن تكوين المجرات) والمادة العادية ، والتي من شأنها أن تعطي فقط حسابًا لـ 5. ٪ من إجمالي الكتلة والطاقة في الكون

في السنوات الأخيرة ، قدم القمر الصناعي بلانك ، وهو بعثة تابعة لوكالة الفضاء الأوروبية كانت نشطة بين عامي 2009 و 2013 ، أكثر الخرائط شمولاً لخلفية الميكروويف الكونية. بافتراض صحة النموذج الكوني القياسي ، تسمح لنا بيانات بلانك بالتنبؤ بدقة كبيرة بالمعدل الذي يجب أن يتوسع به الكون اليوم. ومع ذلك ، على مدى السنوات القليلة الماضية ، أدى القياس المباشر لمعدل التمدد باستخدام المستعرات الأعظمية والتقنيات الأخرى إلى نتيجة أعلى بنسبة 5٪ إلى 10٪ من تلك المتوقعة من بيانات بلانك.

اقترح المنظرون جميع أنواع التعديلات على النموذج القياسي لمراعاة هذا الاختلاف. قبل عامين ، اقترح عالم الكونيات في جامعة جونز هوبكنز مارك كاميونكوفسكي ومعاونوه إضافة عنصر آخر إلى النموذج القياسي: “الطاقة المظلمة المبكرة”. صقل اقتراحهم الفكرة التي كانوا يعملون عليها مع مجموعات أخرى لعدة سنوات ، وافترضوا وجود نوع من “السوائل” التي كان من الممكن أن تتغلغل في الكون المبكر قبل أن تتلاشى بعد بضع مئات الآلاف من السنين بعد الانفجار العظيم. يوضح كاميونكوفسكي: “إنها ليست حجة مقنعة ، لكنها النموذج الوحيد الذي تمكنا من تحقيقه”.

هذه الطاقة المظلمة المبكرة لم تكن لتتسبب في توسع متسارع للكون ، كما تفعل الطاقة المظلمة “العادية” اليوم. ومع ذلك ، كان من الممكن أن يتسبب في تبريد البلازما الناتجة عن الانفجار الكبير بشكل أسرع. وهذا يؤثر على كيفية تفسير بيانات الخلفية الكونية الميكروية ، خاصة فيما يتعلق بآثارها على عمر الكون ومعدل التوسع.

تستند هذه الآثار إلى المسافة التي تمكنت الموجات الصوتية من الانتقال خلالها عبر البلازما قبل أن تبرد وتتحول إلى غاز. لإجراء هذه الحسابات ، يقوم بلانك ومراصد أخرى مماثلة بتحليل أنماط معينة “تم تسجيلها” في السماء عندما حدث هذا الانتقال. وجدت الورقتان المقدمتان الآن أن ملاحظات ACT لاستقطاب خلفية الميكروويف ستلائم نموذجًا ذا طاقة مظلمة مبكرة بشكل أفضل من النموذج الكوني القياسي.

إن تفسير خلفية الميكروويف بناءً على نموذج يحتوي على طاقة مظلمة مبكرة وبيانات ACT قد يعني أن العمر الحالي للكون هو 12.4 مليار سنة: حوالي 10 ٪ أقل من 13.8 مليار سنة التي توقعها النموذج القياسي ، يلاحظ هيل. نتيجة لذلك ، سيكون معدل التوسع الحالي أعلى بحوالي 5٪ من ذلك المبلغ عنه في النموذج القياسي ، مما سيجعله أقرب إلى القيمة التي كشفتها القياسات الأخرى.

التناقضات لحلها

يعترف هيل بأنه كان في البداية متشككًا في فكرة الطاقة المظلمة المبكرة ، لذلك فاجأته النتائج التي توصلت إليها مجموعته. تقول فيفيان بولين ، عالمة الفيزياء الفلكية بجامعة مونبلييه والمؤلفة المشاركة للورقة الثانية حول بيانات ACT ، إنه كان من المطمئن أن نرى أن تحليل مجموعتها يطابق تحليل فريق ACT. يقول كاميونكوفسكي: “المؤلفون الرئيسيون هم أناس صارمون جدًا ومحافظون جدًا يفهمون حقًا البيانات والقياسات”.

ومع ذلك ، تحذر جالي من أن بيانات ACT تبدو غير متوافقة مع حسابات فريق مهمة بلانك ، الذي كانت جزءًا منه. وبينما يمكن أن تدعم قياسات استقطاب ACT فرضية الطاقة المظلمة المبكرة ، فليس من الواضح ما إذا كانت مجموعة البيانات الضخمة الأخرى (تلك التي تتعامل مع درجة حرارة الخلفية الكونية) تشير إلى نفس النتيجة. وتضيف أنه من أجل كل هذا ، سيكون من المهم التحقق من النتائج ببيانات من تلسكوب القطب الجنوبي ، وهي تجربة تعد جزءًا منها.

المصدر/ investigacionyciencia.esالمترجم/barabic.com