اكتشف الباحثون طريقة لاحتمالية اكتشاف وقياس الطاقة الداكنة من خلال فحص الحركة بين مجرتي درب التبانة وأندروميدا. هذه التقنية، التي لا تزال في مراحلها الأولية، يمكنها تقدير القيمة العليا للثابت الكوني، وهو نموذج بسيط للطاقة الداكنة، والذي يعادل خمس مرات القيم المحددة من الكون الأولي.
اكتشف باحثون من جامعة كامبريدج طريقة جديدة لقياس الطاقة الداكنة – القوة الغامضة التي تشكل أكثر من ثلثي الكون وتسبب في تسارع تمدده – في حارتنا الكونية الخاصة.
اكتشف الباحثون أنه ربما يكون من الممكن اكتشاف وقياس الطاقة الداكنة من خلال دراسة أندروميدا، جارتنا الكونية التي تتجه نحو الاندماج ببطء مع درب التبانة.
منذ أن تم التعرف عليها للمرة الأولى في أواخر التسعينيات، استخدم العلماء المجرات البعيدة جدًا لدراسة الطاقة الداكنة ولكن لم يتمكنوا بعد من اكتشافها مباشرة. ومع ذلك، اكتشف الباحثون في كامبريدج أنه من خلال دراسة كيفية تحرك أندروميدا ودرب التبانة نحو بعضهما البعض بناءً على كتلهما المشتركة، يمكنهم وضع حد أعلى لقيمة الثابت الكوني، وهو أبسط نموذج للطاقة الداكنة. الحد الأعلى الذي وجدوه يعادل خمس مرات قيمة الثابت الكوني التي يمكن اكتشافها من الكون الأولي.
على الرغم من أن التقنية لا تزال في مراحلها الأولية، إلا أن الباحثين يقولون أنه من الممكن اكتشاف الطاقة الداكنة من خلال دراسة حيزنا الكوني الخاص. تم نشر النتائج في مجلة الفيزياء الفلكية (The Astrophysical Journal Letters).
كل ما نراه في عالمنا وفي السموات – من الحشرات الصغيرة إلى المجرات الضخمة – يشكل ما يقرب من خمسة في المئة فقط من الكون القابل للرصد. بقية الكون مظلمة: يعتقد العلماء أن حوالي 27% من الكون مكونة من المادة الداكنة، التي تجمع الأشياء معًا، بينما تبلغ نسبة الطاقة الداكنة التي تدفع الأشياء بعيدًا حوالي 68%.
“الطاقة الداكنة هو اسم عام لعائلة من النماذج التي يمكنك إضافتها إلى نظرية الجاذبية لأينشتاين”، قال الدكتور ديفيد بنيستي، الكاتب الأول من قسم الرياضيات التطبيقية والفيزياء النظرية. “أبسط نسخة من هذا هي الثابت الكوني: كثافة طاقة ثابتة تدفع المجرات بعيدًا عن بعضها البعض”.
تمت إضافة الثابت الكوني مؤقتًا من قبل آينشتاين إلى نظريته للنسبية العامة. منذ الثلاثينيات حتى التسعينيات، تم تعيين الثابت الكوني على الصفر، حتى تم اكتشاف أن قوة مجهولة – الطاقة الداكنة – كانت تسبب في تسارع تمدد الكون. ولكن هناك مشكلتين كبيرتين على الأقل مع الطاقة الداكنة: نحن لا نعرف بالضبط ما هي، ولم نكتشفها مباشرة بعد.
منذ أن تم التعرف عليها للمرة الأولى، وضع الفلكيون مجموعة متنوعة من الطرق لاكتشاف الطاقة الداكنة، معظمها ينطوي على دراسة الأشياء من الكون الأولي وقياس سرعتها بعيدًا عنا. فك شيفرة تأثيرات الطاقة الداكنة منذ مليارات السنين ليس أمرًا سهلاً: حيث إنها قوة ضعيفة بين المجرات، يمكن التغلب عليها بسهولة من قبل القوى الأقوى بكثير داخل المجرات.
ومع ذلك، هناك منطقة واحدة في الكون تكون حساسة بشكل مدهش للطاقة الداكنة، وهي في حارتنا الكونية الخاصة. مجرة أندروميدا هي الأقرب إلى مجرتنا التبانة، والمجرتان في طريقهما نحو التصادم. مع اقترابهما، ستبدأ المجرتان في التدور حول بعضهما ببطء جداً. ستستغرق دورة واحدة 20 مليار سنة. ومع ذلك، نظرًا للقوى الجاذبية الضخمة، ستبدأ المجرتان في الاندماج والتداخل قبل أن تكتمل دورة واحدة بحوالي خمسة مليار سنة من الآن.
“أندروميدا هي المجرة الوحيدة التي لا تهرب منا، لذا من خلال دراسة كتلتها وحركتها، قد نتمكن من اتخاذ بعض التقديرات حول الثابت الكوني والطاقة الداكنة”، قال بنيستي، الذي هو أيضًا باحث مشارك في كلية كوينز.
باستخدام سلسلة من المحاكاة استنادًا إلى أفضل تقديرات المتاحة لكتلة كلتا المجرتين، وجد بنيستي وزملاؤه – البروفيسور آن ديفيس من قسم الرياضيات التطبيقية والفيزياء النظرية والبروفيسور وين إيفانز من معهد الفلك – أن الطاقة الداكنة تؤثر على كيفية تدور أندروميدا ودرب التبانة حول بعضهما البعض.
“الطاقة الداكنة تؤثر على كل زوج من المجرات: الجاذبية تريد سحب المجرات نحو بعضها، بينما تدفع الطاقة الداكنة بينهما”، قال بنيستي. “في نموذجنا، إذا قمنا بتغيير قيمة الثابت الكوني، يمكننا رؤية كيف تؤثر ذلك على مدار المجرتين. بناءً على كتلهما، يمكننا وضع حد أعلى للثابت الكوني، والذي يعادل خمس مرات تقريبًا قيمة الثابت الكوني التي يمكن قياسها من بقية الكون.”
يقول الباحثون إنه على الرغم من أن التقنية قد تكون قيمة بشكل كبير، إلا أنها ليست بعد اكتشافًا مباشرًا للطاقة الداكنة. ستقدم بيانات من تلسكوب جيمس ويب (JWST) قياسات دقيقة أكثر لكتلة أندروميدا وحركتها، مما يمكن أن يساعد في تقليل الحدود العليا للثابت الكوني.
بالإضافة إلى ذلك، من خلال دراسة أزواج أخرى من المجرات، يمكن أن يكون من الممكن تنقيح التقنية بشكل أكبر وتحديد كيف تؤثر الطاقة الداكنة على كوننا. “الطاقة الداكنة هي واحدة من أكبر ألغاز علم الكون”، قال بنيستي. “قد يكون تأثيرها متغيرًا على مر الأبعاد والزمن، لكننا نأمل أن تساعدنا هذه التقنية في كشف الغموض.”
المصدر : https://scitechdaily.com/cambridge-researchers-discover-new-way-to-measure-dark-energy/
