هذه الكتل الغريبة من “الأفلاطونات” يمكن أن تكون أولى الهياكل في الكون

بالعربي/ كشفت محاكاة فائقة الدقة لشريحة صغيرة من الكون – أصغر بمليون مرة من البروتون – عن أول بنى موجودة على الإطلاق. وهذه الهياكل الكثيفة غريبة.

في أول تريليون من الثانية بعد الانفجار العظيم ، كان الكون مكانًا حارًا ومليئًا بالحيوية ومكانًا ساخنًا إلى أكثر من تريليون درجة مئوية. على الرغم من أن العلماء لا يستطيعون مراقبة هذه اللحظة بشكل مباشر في الوقت المناسب ، يمكنهم إعادة بنائها باستخدام محاكاة حاسوبية عالية الطاقة. 

أظهرت عمليات المحاكاة الجديدة ، الأكثر تفصيلاً من أي وقت مضى ، كيف تسببت الجاذبية في هذه الحالات الأولى في تكتل الجسيمات الكمومية المعروفة باسم الانفلاتونات معًا. أظهرت النتائج لأول مرة كيف شكلت هذه الكتل بعد ذلك هياكل معقدة وكثيفة تزن ما بين بضعة جرامات إلى 20 كيلوجرامًا – أثقل تقريبًا من طابع البريد ولكنها أخف من كلب بولدوج – معبأة في مساحة أصغر من الجسيمات الأولية. 

عمليات المحاكاة هي الأولى التي تُظهر تفاصيل كافية تمكن العلماء من فك رموز مجموعة أحجام وأشكال هذه الهياكل الرضع. بالإضافة إلى ذلك ، تطابقت النتائج بأناقة مع نموذج نظري بسيط يبلغ من العمر 40 عامًا تقريبًا ، كما قال المؤلف المشارك في الدراسة ريتشارد إيستر ، أستاذ الفيزياء في جامعة أوكلاند.

“نحن نكشف النقاب عن هذه المرحلة المعقدة بشكل لا يصدق في بدايات الكون ، والتي بدأت للتو في فهمها بشكل صحيح.”

صممت عمليات المحاكاة وقتًا في نهاية التضخم ، وهي الفترة التي تضخم فيها حجم الكون بشكل هائل. في ذلك الوقت ، احتوى الكون فقط على الطاقة والأفلاطونات – وهي نوع من المادة الكمومية تشكلت من مجال الطاقة الذي ملأ كل الفضاء بعد الانفجار العظيم.

يعتقد الفيزيائيون أن الهياكل المتضخمة التي شوهدت في المحاكاة نتجت عن التقلبات في مجال الطاقة هذا بعد الانفجار العظيم مباشرة. من المحتمل أن يكون هذا المجال نفسه قد خلق الهياكل المجرية واسعة النطاق التي شوهدت في الكون اليوم والتي تمتد بلايين السنين الضوئية.

من المحتمل أن الهياكل الكثيفة المليئة بالنفط التي شوهدت في عمليات المحاكاة لم تدم طويلاً ، حيث من المحتمل أنها تحولت إلى جسيمات أولية خلال أجزاء من الثانية. ولكن مع كثافتها العالية – التي تصل إلى ما يصل إلى 100000 مرة أكثر كثافة في الفضاء المحيط – قد تكون حركاتها وتفاعلاتها قد أحدثت تموجات في نسيج الزمكان يسمى موجات الجاذبية. ستساعد عمليات المحاكاة الجديدة العلماء على حساب حجم موجات الجاذبية هذه بالضبط ، مما سيساعد التجارب المستقبلية في البحث عن تموجات مماثلة في الكون.

قد تكون الكتل الصغيرة قد انهارت أيضًا تحت ثقلها ، مما أدى إلى ظهور أول ثقوب سوداء في الكون ، تسمى الثقوب السوداء البدائية. يعتقد بعض العلماء أن مثل هذه الثقوب السوداء يمكن أن تكون مرشحًا للمادة المظلمة – المادة الغامضة التي لم يرها أحد بشكل مباشر ولكنها تشكل 85٪ من المادة في الكون اليوم. لم ير الفيزيائيون أي ثقوب سوداء في عمليات المحاكاة الخاصة بهم ، لكنهم يخططون لإجراء عمليات محاكاة أطول وأكثر تفصيلاً في المستقبل يمكن أن تظهر مثل هذه الأجسام.

كتب إيستر في رسالة بريد إلكتروني إلى Live Science: “الثقوب السوداء البدائية هي احتمال مثير للفضول في هذه المرحلة – قد تؤدي إلى سلوك جديد ولكنها ستوفر أيضًا مقابض جديدة لاختبار النموذج”. نظرًا لأن بعض الثقوب السوداء البدائية يجب أن تستمر في الكون الحالي ، فإن العثور على واحدة يمكن أن يساعد في التحقق من نماذج العلماء لهذه اللحظات المبكرة في طفولة الكون.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com