حقوق الصورة: Chandra
الطاقة المظلمة. هل هو موجود وما هي خصائصه؟ باستخدام صور عنقود المجرات من مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لوكالة ناسا ، استخدم الفلكيون طريقة قوية وجديدة لاكتشاف الطاقة المظلمة والتحري عنها. تقدم النتائج أدلة مثيرة للفضول حول طبيعة الطاقة المظلمة ومصير الكون. يدير مركز مارشال برنامج شاندرا.
الصورة: صورة مركبة لمجموعة المجرات Abell 2029 (بصري: NOAO / Kitt Peak / J.Uson، D.Dale؛ X-ray: NASA / CXC / IoA / S.Allen et al.)
اكتشف الفلكيون الطاقة المظلمة واستكشفوها من خلال تطبيق طريقة جديدة قوية تستخدم صور عناقيد المجرات مصنوعة من مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لناسا. تتتبع النتائج الانتقال من توسع الكون من التباطؤ إلى المرحلة المتسارعة منذ عدة مليارات من السنين ، وإعطاء أدلة مثيرة للفضول حول طبيعة الطاقة المظلمة ومصير الكون.
قال ستيف ألين من معهد الفلك (IoA) بجامعة كامبريدج في إنجلترا وزعيم الدراسة: "ربما تكون الطاقة المظلمة أكبر لغز في الفيزياء". على هذا النحو ، من المهم للغاية إجراء اختبار مستقل لوجودها وخصائصها.
استخدم ألين وزملاؤه شاندرا لدراسة 26 مجموعة من المجرات على مسافات تقابل أوقات السفر الخفيفة التي تتراوح بين واحد وثمانية مليارات سنة. تمتد هذه البيانات الوقت الذي تباطأ فيه الكون من توسعه الأصلي ، قبل أن يتسارع مرة أخرى بسبب التأثير البغيض للطاقة المظلمة.
قال آندي فابيان أيضًا من IoA ، وهو مؤلف مشارك في الدراسة: "نرى مباشرة أن توسع الكون يتسارع بقياس المسافات إلى مجموعات المجرات". تشير نتائج شاندرا الجديدة إلى أن كثافة الطاقة المظلمة لا تتغير بسرعة مع الوقت وقد تكون ثابتة ومتسقة مع مفهوم "الثابت الكوني" الذي قدمه ألبرت أينشتاين لأول مرة. إذا كان الأمر كذلك ، فمن المتوقع أن يستمر الكون في التوسع إلى الأبد ، بحيث لا يمكن ملاحظة سوى جزء صغير من المجرات المعروفة خلال مليارات السنين.
إذا كانت كثافة الطاقة المظلمة ثابتة ، فسيتم تجنب المصائر الأكثر إثارة للكون. وتشمل هذه "التمزق الكبير" ، حيث تزداد الطاقة المظلمة حتى تمزق المجرات والنجوم والكواكب والذرات في نهاية المطاف. كما سيتم استبعاد "أزمة كبيرة" ، حيث ينهار الكون في النهاية على نفسه.
يعتمد مسبار شاندرا للطاقة المظلمة على القدرة الفريدة لرصد الأشعة السينية على اكتشاف ودراسة الغاز الساخن في عناقيد المجرات. من هذه البيانات ، يمكن تحديد نسبة كتلة الغاز الساخن وكتلة المادة المظلمة في الكتلة. تعتمد القيم المرصودة لجزء الغاز على المسافة المفترضة إلى الكتلة ، والتي تعتمد بدورها على انحناء الفضاء وكمية الطاقة المظلمة في الكون.
نظرًا لأن مجموعات المجرات كبيرة جدًا ، يُعتقد أنها تمثل عينة عادلة من محتوى المادة في الكون. إذا كان الأمر كذلك ، فيجب أن تكون الكميات النسبية من الغاز الساخن والمادة المظلمة هي نفسها لكل عنقود. باستخدام هذا الافتراض ، قام ألين وزملاؤه بتعديل مقياس المسافة لتحديد أيهما يناسب البيانات بشكل أفضل. تظهر هذه المسافات أن توسع الكون كان يتباطأ أولاً ثم بدأ في التسارع منذ حوالي ستة مليارات سنة.
تتوافق ملاحظات شاندرا مع نتائج السوبرنوفا ، بما في ذلك نتائج تلسكوب هابل الفضائي (HST) ، والتي أظهرت لأول مرة تأثير الطاقة المظلمة على تسارع الكون. نتائج شاندرا مستقلة تمامًا عن تقنية المستعر الأعظم - في كل من الطول الموجي والأجسام المرصودة. مثل هذا التحقق المستقل هو حجر الزاوية في العلم. في هذه الحالة ، يساعد على تبديد أي شكوك متبقية في أن تقنية المستعر الأعظم معيبة.
قال روبرت شميت من جامعة بوتسدام في ألمانيا ، وهو مؤلف آخر مشارك في الدراسة: "طريقة شاندرا الخاصة بنا لا علاقة لها بالتقنيات الأخرى ، لذا فهي بالتأكيد لا تقارن الملاحظات ، إذا جاز التعبير".
يتم الحصول على حدود أفضل لكمية الطاقة المظلمة وكيفية اختلافها مع الوقت من خلال الجمع بين نتائج الأشعة السينية وبيانات من مسبار ويلكنسون ميكروويف المتغاير (WMAP) التابع لوكالة ناسا ، والذي استخدم ملاحظات إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف لاكتشاف أدلة على الطاقة المظلمة في بداية الكون. باستخدام البيانات المجمعة ، وجد ألين وزملاؤه أن الطاقة المظلمة تشكل حوالي 75٪ من الكون ، والمادة المظلمة حوالي 21٪ ، والمادة المرئية حوالي 4٪.
يؤكد ألن وزملاؤه على أن أوجه عدم اليقين في القياسات تجعل البيانات متسقة مع الطاقة المظلمة التي لها قيمة ثابتة. ومع ذلك ، تسمح بيانات شاندرا الحالية باحتمال زيادة كثافة الطاقة المظلمة بمرور الوقت. يجب أن توفر دراسات أكثر تفصيلاً مع Chandra و HST و WMAP والمهمة المستقبلية Constellation-X قيودًا أكثر دقة على الطاقة المظلمة.
قال المعلق المستقل مايكل تورنر من جامعة شيكاغو: "حتى نفهم بشكل أفضل التسارع الكوني وطبيعة الطاقة المظلمة ، لا يمكننا أن نأمل في فهم مصير الكون".
تضمن الفريق الذي أجرى البحث أيضًا Harald Ebeling من جامعة هاواي والراحل ليون فان سبيبروك من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية. ستظهر هذه النتائج في العدد القادم من الإشعارات الشهرية للجمعية الملكية لعلم الفلك.
يدير مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا ، هانتسفيل ، ألاسكا ، برنامج شاندرا لمكتب ناسا لعلوم الفضاء ، واشنطن. كان نورثروب غرومان من شاطئ ريدوندو ، كاليفورنيا ، المعروف سابقًا باسم TRW، Inc. ، مقاول التطوير الرئيسي للمرصد. يتحكم مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في العلوم وعمليات الطيران من مركز شاندرا للأشعة السينية في كامبريدج ، ماساتشوستس.
تتوفر معلومات وصور إضافية على:
http://chandra.harvard.edu/
و
http://chandra.nasa.gov/
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة ناسا
