تفاصيل "البحث عن مكاننا في الكون" السعي وراء الكتلة الفائقة للأرض: المؤلف سؤال وجواب

"إيجاد مكاننا في الكون" بقلم هيلين كورتوا

(الصورة: © MIT Press)

الكتاب المترجم حديثاً "العثور على مكاننا في الكون، "اليوم (21 مايو) ، يوضح بالتفصيل كيف اكتشف العلماء الكتلة الفائقة للمجرات التي تحتوي على درب التبانة - باستخدام حسابات دقيقة للكشف عن شكل الريشة المعقدة.

في عام 2014 ، كانت عالمة الفيزياء الفلكية الفرنسية هيلين كورتوا جزءًا من فريق بحثي اكتشف الكتلة الفائقة ، والمعروفة باسم Laniakea ("جنة لا تحصى" في هاواي). يبلغ قطر Laniakea أكثر من 500 مليون سنة ضوئية وتحتوي على ما يقرب من 100000 مجرة ​​، ألمعها مجرتنا درب التبانة. يبدو أن تلك المجرات تتجه نحو ما يُعرف باسم "الجاذب العظيم" ، وهي قوة غير مرئية تبعد 160،000 مليون سنة ضوئية تسحب المجرات داخل Laniakea نحوها بشكل لا ينضب.

لتحديد مدى Lanaikea ، قام فريق البحث بقياس المسافة من الأرض إلى المجرات الأخرى ، ثم قام بقياس حركة كل مجرة ​​بسبب سحب الجاذبية للأجسام الأخرى. وجد العلماء أن بعض المجرات تميل إلى التحرك في اتجاه واحد ، وبعضها في اتجاه آخر - ولكن نظرًا لأن كل مجرة ​​تتحرك نحو بقعة تسمى الجاذبية الكبرى ، فهناك حدود خارجية حتى لشيء كبير مثل Lanaikea. اعتبارًا من عام 2014 ، عرفنا أين يقع هذا الحد الخارجي. الآن وقد تم تحديد Laniakea ، تركز كورتوا على العثور على أسباب التوسع المستمر والمتسارع للمجرات.

كتب كورتوا ، الأستاذ في جامعة كلود برنارد ليون 1 في فرنسا ، رواية فرنسية لاكتشاف Laniakea في عام 2016. والآن ، نشرت MIT Press نسخة باللغة الإنجليزية بعنوان "Finding Our Place in the Universe". يصف الكتاب رحلة كورتوا الخاصة كعالم فيزياء فلكية ، بينما يروي في نفس الوقت قصة أكثر من عقدين من العمل الذي بلغ ذروته في اكتشاف Laniakea. إنه حجم يسهل الوصول إليه وجذاب ، خفيف على المعادلات ولكنه مليء بالحكايات الشخصية. تواصل موقع Space.com مع كورتوا مؤخرًا لمناقشة البحث عن Laniakea ، ما الذي يحدث الآن ولماذا يجب ألا يكون العلم رسميًا.

Space.com: لماذا اخترت سرد قصة اكتشاف Laniakea كمهمة؟

هيلين كورتوا: أحب سرد القصص. عندما كنت أحضر محاضرة كطالب ، أعجبت حقًا عندما يجعلها الشخص تبدو وكأنها قصة. اعتقدت أنه من الأفضل إعطاء القصة بالطريقة التي جربتها بها في الوقت المناسب ، بدلاً من إعطاء فصل عن كيفية القيام بإحصائيات النجوم ، وكيف تقوم بالملاحظة ، وكيف تفعل ...

ربما يكون الأمر أقل شيوعًا ، ربما ، للقيام بذلك بهذه الطريقة. لذلك كنت حريصة على تجربتها كقصة.

Space.com: لقد ذكرت في بداية الكتاب أنك تخليت في بعض الحالات عن الدقة الرياضية أو العلوم الدقيقة جدًا لكي تكون مفهومة. لماذا اتخذت هذا القرار؟

كورتوا: كان من السهل عليّ اتخاذ هذا القرار ، لأنني في الواقع أحب التحدث مع الجمهور الكبير حول العلم. أدركت بسرعة أنك لست بحاجة إلى معادلات ، في الواقع ، إذا منحت الناس إحساسًا بالفيزياء. إلي، الرياضيات لغة ، حتى أتمكن من شرح الأشياء باستخدام الرياضيات ، ولكن يمكنني أيضًا شرح نفس الأشياء باستخدام الكلمات. الرياضيات هي مجرد لغة أخرى تسمح لك بالدخول في بعض المفاهيم المجردة ، لكنك لا تحتاج إليها من أجل فهم الصورة الكبيرة للقصة.

أحب أن أكون قادرًا على شرح هذا العلم لطفل عمره 6 سنوات ، ومراهق وشخص يعرف بالفعل الكثير من الأشياء - ويمكنني التكيف.

Space.com: أنت تسلط الضوء على النساء غير المحظورات في تاريخ الفيزياء الفلكية طوال الكتاب. هل تعتقد أن الفيزياء الفلكية أصبحت أكثر تقديراً لمساهمات المرأة في حياتك؟

كورتوا: في فرنسا ، 9٪ فقط من الأساتذة الكاملين في فيزياء الجسيمات أو الفيزياء الفلكية هم من النساء ، بينما عند دخول الجامعة ، هناك 25٪ من الفتيات في الفيزياء. يجب أن يكون هناك على الأقل 25٪ من الأساتذة النساء. كانت فكرتي لتسليط الضوء على علماء الفلك هي إظهار أنه ممكن. لم يكن الأمر حقًا أن أقوم بشيء كبير حيال ذلك ، لأن زملائي الذكور هم رائعون ، رائعون. أنا أحبهم. ليس لدينا مشاكل. لكننا لا نرى ما يكفي من الفتيات في مجال العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. ولا أعرف لماذا. ... إنها ليست مشكلة بين الفتيات والفتيان. إنه شيء آخر.

Space.com: هناك موضوع آخر لكتابك وهو أن العلم هو عملية اكتشاف وتعلم مستمرة والاستعداد لتغيير رأيك مع ظهور بيانات جديدة. لماذا اخترت التأكيد على ذلك؟

كورتوا: عندما يأتي إليّ الطلاب لإجراء تدريب داخلي ، فإنهم يعتقدون أنني سأعطيهم موضوعًا محددًا للغاية وأنني أعرف ما سيفعلونه الأسبوع الأول والأسبوع الثاني والأسبوع الثالث والأسبوع الرابع ... وأخبرهم أنني سأطرح عليهم سؤالًا ، وسنعمل على هذا السؤال ، وفي نهاية 2-3 أشهر ، سيكون لدينا أسئلة أكثر مما كان لدينا في البداية. لكنهم سعداء للغاية ، لأن المزيد من الأسئلة التي لديك تعني أنك وجدت القليل من الإجابة على طول الطريق والسؤال يزداد إثارة للاهتمام. أحيانًا يكون السؤال الأول واسعًا جدًا ، ولكن بعد ذلك كل الأسئلة الصغيرة هي الأكثر إثارة للاهتمام. أردت أن أشرح هذا.

Space.com: إذن ، للوصول إلى علم الكتاب ، اعتمد اكتشافك لمجموعتنا الفائقة على شيء يسمى الجاذبية الكبرى. ما هذا؟

كورتوا: الجاذب العظيم هو مكان في الكون ، ليس بعيدًا جدًا عنا. تتقارب جميع المجرات [في مجموعتنا الفائقة] ، بما في ذلك مجرتنا ، في هذا الاتجاه. لكنه مكان لا يمكننا مراقبته. [يكمن الجاذب الكبير في "منطقة التجنب" ، حيث يجعل وفرة من الغاز والغبار من المستحيل رؤية أي شيء.] على سبيل المثال ، [تخيل أنك] تريد النظر إلى غرفة المعيشة في جارك لأنه شديد مثيرة للاهتمام - ولكن لديك شجرة أمام نافذتك ، لذلك لا يمكنك مراقبة غرفة المعيشة مباشرة. إنه أمر مزعج قليلاً. نسميها الجاذب العظيم لأن المجرات تتحرك بسرعة كبيرة في هذا الاتجاه.

في بعض الأحيان يسألني الناس أين يمكنني أن أنظر مع مناظري أو منظاري لرؤية Laniakea. وأود أن أقول لهم إنه في كل مكان من حولك - نصف الكرة الشمالي ، نصف الكرة الجنوبي. إذا كنت تريد إلقاء نظرة على Laniakea ، فمن الصعب العثور عليها ، لأننا داخلها.

Space.com: أنت تناقش أيضًا مفهومًا يسمى "السرعة الغريبة". ما هي السرعات الغريبة ، وكيف ساعدت في تحديد Laniakea؟

كورتوا: السرعات الغريبة هي سرعات المجرات الناتجة عن الجاذبية. الكتلة تجذب كتلة أخرى. السرعة الغريبة هي السرعة بسبب الكتلة التي تتوزع حول مجرة ​​في الكون. وعلينا أن نكون حذرين ، لأن الكون يتوسع - لكنها ليست سرعة حقيقية عندما تبتعد المجرة عن مجرة ​​أخرى بسبب التمدد.

على سبيل المثال ، لنفترض أن لديك مفرش مائدة متقلب في مقهى البيسترو ، ولديك نصف لتر من البيرة تجلس على مفرش المائدة ، وإذا قمت بتمديد مفرش المائدة بحيث تتسع كل المربعات ويختفي الباينتان أحدهما عن الآخر لأنك تمدد مفرش المائدة. إذن هذا توسع - لكن في الواقع نحن لا نهتم بهذا. من السهل جدًا إزالة هذه السرعة ، لأنها مجرد مساحة مكانية للشبكة تحتها تتوسع. إنها ليست سرعة جسدية ، في الواقع. ولكن مع مكايلين من البيرة ، لديهم كتلة ويريدون أن يقتربوا من بعضهم البعض ، لذلك ينجذبون. نريد قياس سرعة الجذب الصغيرة جدًا - هذه هي السرعة الغريبة. [حسب الباحثون السرعات الغريبة لكل مجرة ​​في مجموعتنا الفائقة بالنسبة إلى الأرض. كما لاحظ الباحثون عند الإعلان عن Laniakea، "يمكن ترجمة خريطة السرعات الغريبة إلى خريطة لتوزيع المادة". هذا ما فعلوه لاكتشاف مدى Laniakea.]

أثناء كتابة الكتاب ، كنت أفكر أنه يجب أن أكتب "سرعة الجاذبية" ، لكن السرعة الغريبة هي المصطلح الذي نستخدمه في العلم.

Space.com: ما هو الشيء الأكثر إثارة في الأفق لبحثك؟

كورتوا: عندما تجد كتلة فائقة واحدة ، بالطبع ، هناك سؤال واحد - هل نحن على حق أم أننا على خطأ؟ لقد وجدنا الآن 10 مجموعات فائقة ، لذلك نحن مطمئنون للغاية أن ما نقوم به صحيح.

الآن ، السؤال الكبير الذي أواجهه مع فريقي هو: ما هي الجاذبية ، ولماذا تطير المجرات في العناقيد الفائقة الأخرى بسرعة كبيرة؟ قد نحتاج إلى تغيير لغة كيفية وصف السرعة - قد نحتاج إلى تغيير معادلات الجاذبية.

في الوقت الحالي ، يعتقد 50٪ من الفيزيائيين أنه يجب علينا البحث عن مادة غير مرئية. لا أسميها أبداً "المادة المظلمة، "لأنه إذا كان مظلمًا ، يمكننا رؤيته. لا نريد فقط فهم الجاذبية ، نريد أن نفهم تسارع توسع المجرات. أقول دائمًا تسارع التوسع بدلاً من" الطاقة المظلمة "لأنها ليست مظلمة - لو كانت طاقة مظلمة لكاننا نراها الآن أفضل مصطلح هو تسريع التوسع.

Space.com: في نهاية الكتاب ، تقول ، "العلم ليس مهيبًا". يرجى التوسع في ذلك.

كورتوا: يمكنك أن تكون سعيدا للقيام بهذه المهمة. يعتقد الناس أن العلم جاد للغاية ، وهي ليست الطريقة التي أعيش بها عملي ، وليست الطريقة التي يعيش بها زملائي عملهم. يقول زميلي برنت تولي ، من جامعة هاواي ، إننا "نلعب بجدية". الكون جميل للغاية ، ويمكنني أن أفهم كيف يتم تجميع هذا الجمال - إنه مرح ، فرح ، الكثير من السعادة في العلم.

إذا فهمت شيئًا ما وظل في درجك ، فهذا يعني عدم فهمه إذا كان لك فقط. إذا مت ، فهي ليست معرفة جديدة للبشرية. الطريقة الوحيدة لتقدم العلوم هي إخبار الجميع!

تم تعديل هذه المقابلة من أجل الطول والوضوح. تستطيع قم بشراء "إيجاد مكاننا في الكون" على موقع Amazon.com.

• هذه الخريطة الملونة ثلاثية الأبعاد لنحو 1.7 مليار نجم في مجرة ​​درب التبانة هي الأفضل على الإطلاق
• تعرف على Hyperion: الكتلة الضخمة الهائلة في الكون المبكر
• خلفية للجدران الفائقة للمجرات