يمهد التحليل الذي أجرته المجموعة الطريق لإجراء قياسات أفضل في المستقبل باستخدام التلسكوبات من مجموعة من تلسكوبات شيرينكوف.باستخدام أحدث التقنيات والأساليب ، أضاف فريق من علماء الفيزياء الفلكية بجامعة كليمسون مقاربة جديدة لتحديد أحد أهم قوانين الكون.
طور علماء كليمسون ماركو أجيلو وأبيشيك ديساي وليا ماركوتولي وديتر هارتمان ، مع ستة علماء آخرين حول العالم ، بُعدًا جديدًا من ثابت هابل - وحدة القياس المستخدمة لوصف سرعة توسع الكون.
وقال أجيلو ، أستاذ مشارك في الفيزياء وعلم الفلك في كلية العلوم: "علم الكونيات هو فهم لتطور عالمنا: كيف تطورت في الماضي ، وماذا تفعل الآن وماذا سيحدث في المستقبل". - تستند معرفتنا إلى عدد من المعلمات ، بما في ذلك ثابت هابل ، الذي نسعى جاهدين لقياسه بأكبر قدر ممكن من الدقة. في هذه المقالة ، حلل فريقنا البيانات التي تم الحصول عليها من التلسكوبات المدارية والأرضية للحصول على واحد من أحدث قياسات سرعة تمدد الكون. "
طرح عالم الفلك الأمريكي إدوين هابل مفهوم الكون الآخذ في التوسع (1889-1953). في بداية القرن العشرين ، كان هابل أحد أوائل علماء الفلك الذين استنتجوا أن الكون يتكون من العديد من المجرات. أدت أبحاثه اللاحقة إلى اكتشاف الأكثر شهرة: المجرات تتحرك بعيدا عن بعضها البعض بسرعة تتناسب مع المسافة إليها.
في البداية ، قدر هابل معدل توسع يبلغ 500 كيلومتر في الثانية لكل ميغابارسك ، مع ما يعادل ميغابارسك حوالي 3.26 مليون سنة ضوئية. وخلص هابل إلى أن المجرة التي تقع على بعد اثنين من megaparsec من مجرتنا هي أسرع مرتين من المجرة من megaparsec. أصبح هذا التقدير معروفًا باسم ثابت هابل ، والذي أثبت لأول مرة أن الكون يتوسع.
بمساعدة التحسين المستمر للتقنيات ، توصل علماء الفلك إلى قياسات مختلفة اختلافًا كبيرًا عن الحسابات الأولية لهبل - حيث أدى ذلك إلى إبطاء سرعة التمديد إلى 50-100 كيلومتر في الثانية لكل ميغابارسك. وعلى مدار العقد الماضي ، حسنت الآلات الحديثة مثل القمر الصناعي بلانك دقة القياسات الأولية لهابل.
في مقال بعنوان "قياس جديد لثابت هابل ومادته في الكون باستخدام توهين الخلفية خارج المجرة لإشعاع جاما" ، قارنت المجموعة أحدث البيانات عن توهين أشعة جاما باستخدام تلسكوب فيرمي الفضائي وتلسكوبات شيرينكوف الجوية لتطوير تقديراتها. ضوء خلفية خارج المجرة. أدت هذه الإستراتيجية الجديدة إلى قياس حوالي 67.5 كيلومترًا في الثانية لكل ميغابارسك.
أشعة جاما هي أعلى أشكال الطاقة في الضوء. ضوء الخلفية خارج المجرة (EBL) هو ضباب فلكي يتكون من جميع الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء المنبعثة من النجوم أو الغبار في المناطق المجاورة لها. عندما تتفاعل أشعة جاما و EBL ، فإنها تترك بصمة ملحوظة - خسارة تدريجية للتدفق ، والتي تمكن العلماء من تحليلها عند صياغة فرضيتهم.
طور العلماء ماركو أجيلو وأبيشيك ديساي وليا ماركوتولي وديتر هارتمان ، مع ستة علماء آخرين حول العالم ، بُعدًا جديدًا لثابت هابل.وقال ديتر هارتمان ، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك: "يستثمر المجتمع الفلكي الكثير من المال والموارد في إنشاء علم الكونيات الدقيق مع العديد من المعايير المختلفة ، بما في ذلك ثابت هابل". - فهمنا لهذه الثوابت الأساسية عرف الكون كما نعرفه الآن. عندما يصبح فهمنا للقوانين أكثر دقة ، يصبح تعريفنا للكون أكثر دقة ، مما يؤدي إلى رؤى واكتشافات جديدة. "
القياس الشائع للتوسع في الكون هو بالون منقط ، حيث تمثل كل نقطة مجرة. عندما يكون البالون منتفخًا ، تنتشر البقع بعيدًا عن بعضها البعض.
وقال ديساي ، طالب دراسات عليا في قسم الفيزياء وعلم الفلك: "يقترح بعض المنظرين أن البالون سوف يمتد إلى نقطة زمنية محددة ثم ينهار مرة أخرى". "لكن الاعتقاد الأكثر شيوعًا هو أن الكون سيستمر في التوسع حتى يصبح كل شيء متباعدًا إلى حد أنه لن يكون هناك ضوء مرصود" في هذه اللحظة ، سيعاني الكون من موت بارد. ولكن ليس لدينا ما يدعو للقلق. إذا حدث ذلك ، فبعد تريليونات من السنين. "
ولكن إذا كان قياس البالون صحيحًا ، فما هو بالضبط تضخم البالون؟
"المسألة هي النجوم والكواكب ، ونحن حتى مجرد جزء صغير من التكوين العام للكون" ، وأوضح أجيلو. - يتكون معظم الكون من الطاقة المظلمة والمادة المظلمة. ونحن نعتقد أن هذه الطاقة المظلمة "تضخم بالون". الطاقة المظلمة تدفع الأشياء بعيدا. الجاذبية ، التي تجذب الأشياء لبعضها البعض ، هي قوة أقوى على المستوى المحلي ، لذلك تستمر بعض المجرات في الاصطدام. لكن على المسافات الكونية ، الطاقة المظلمة هي القوة المهيمنة ".
"من الرائع أن نستخدم أشعة جاما لدراسة علم الكونيات. قال دومينغيز ، وهو باحث مشارك في مجموعة أجيلو ، إن منهجيتنا تسمح لنا باستخدام إستراتيجية مستقلة - منهجية جديدة مستقلة عن تلك القائمة - لقياس أهم خصائص الكون. - تظهر نتائجنا النضج الذي تحقق في العقد الماضي فيما يتعلق بفيزياء الفيزياء الفائقة الطاقة. يفتح التحليل الذي قمنا بتطويره الباب أمام قياسات أفضل في المستقبل باستخدام مجموعة من تلسكوبات شيرينكوف ، التي لا تزال قيد التطوير وستكون المجموعة الأكثر طموحًا من التلسكوبات عالية الطاقة الأرضية على الإطلاق. "
تتوافق العديد من هذه الطرق المستخدمة في هذه المقالة مع العمل السابق الذي قام به Agello وزملاؤه. في مشروع سابق ظهر في مجلة Science ، تمكن Agello وفريقه من قياس كل ضوء النجوم المنبعث في تاريخ الكون.
وقال أجيلو: "نحن نعلم أن فوتونات أشعة غاما من مصادر خارج المجرة تتحرك في الكون نحو الأرض ، حيث يمكن امتصاصها عند التفاعل مع فوتونات ضوء النجوم". - سرعة التفاعل تعتمد على طول رحلتهم في الكون. والطول الذي يمرون به يعتمد على التمديد. إذا كان التمدد صغيرًا ، فإنهم يتحركون مسافة قصيرة. إذا كان التوسع كبيرًا ، فسوف يسافرون مسافة كبيرة جدًا. وهكذا ، فإن كمية الامتصاص التي قمنا بقياسها تعتمد إلى حد كبير على قيمة ثابت هابل. ما فعلناه هو تغييره واستخدامه للحد من معدل تمدد الكون. "
اقرأ المزيد من المقالات حول قناة Quant Telegram Channel (proquantum)
قناة مخصصة للفيزياء والميكانيكا الكم والفيزياء الفلكية.
اشترك ووسع معرفتك