عرض حقل هابل العميق. حقوق الصورة: هابل. اضغط للتكبير.
أعلن علماء الكونيات من جامعة برينستون عن طريقة جديدة لفهم سبب تسارع توسع الكون. ستكون التقنية المقترحة قادرة على تحديد ما إذا كان التسارع الكوني يرجع إلى شكل غير معروف من الطاقة المظلمة في الكون أو ما إذا كان علامة على انهيار نظرية آينشتاين عن النسبية العامة في نطاقات كبيرة جدًا من الكون. يتم عرض النتيجة اليوم من قبل الباحث الرئيسي ، الدكتور مصطفى إسحاق - بوشاكي ، الباحث البحثي في جامعة برينستون في نيوجيرسي ، على اجتماع الجمعية الفلكية الكندية في مونتريال ، QC.
“يشكل التوسع المتسارع للكون واحدة من أكثر المشاكل إثارة للاهتمام والتحدي في الفيزياء الفلكية. علاوة على ذلك ، يتعلق الأمر بمشاكل في العديد من مجالات الفيزياء الأخرى. يركز عملنا البحثي على تقييد الأسباب المحتملة المختلفة لهذا التسارع ". يقول د. اسحق البوشكي.
خلال السنوات الثماني الماضية ، أظهرت العديد من الملاحظات الفلكية المستقلة أن توسع الكون قد دخل مرحلة التسارع. جاء اكتشاف هذا التسارع بمثابة مفاجأة للفيزيائيين الفلكيين الذين كانوا يتوقعون قياس تباطؤ التوسع الناجم عن جاذبية الجاذبية للمادة العادية في الكون.
من أجل تفسير التسارع الكوني ، قدم علماء الكون النظريون فكرة مكون طاقة جديد من شأنه أن يشكل ثلثي كثافة الطاقة في الكون وهذا مثير للاشمئزاز وليس جذابًا. هذا العنصر يسمى الطاقة المظلمة.
هل الطاقة المظلمة حقيقية؟ يعلق البروفيسور ديفيد سبيرجيل من جامعة برينستون قائلاً: "لا نعرف". "يمكن أن يكون شكلًا جديدًا تمامًا من الطاقة أو توقيعًا ملاحظًا لفشل نظرية أينشتاين عن النسبية العامة. في كلتا الحالتين ، سيكون لوجودها تأثير عميق على فهمنا للمكان والزمان. هدفنا هو أن نكون قادرين على التمييز بين الحالتين ".
إن أبسط حالات الطاقة المظلمة هي الثابت الكوني الذي قدمه آينشتاين قبل 80 عامًا من أجل التوفيق بين نظريته في النسبية العامة وتحامله على أن الكون ثابت. كان عليه أن يسحب الثابت الكوني بعد بضع سنوات عندما تم اكتشاف توسع الكون. أعاد اكتشاف التسارع الكوني الجدل حول الثابت الكوني في سياق جديد.
هناك احتمال آخر مختلف جوهريًا هو أن التسارع الكوني هو توقيع لنظرية جديدة للجاذبية تدخل على نطاقات كبيرة جدًا من الكون بدلاً من نتاج الطاقة المظلمة. بعض نماذج الجاذبية المعدلة التي تم اقتراحها مؤخرًا مستوحاة من نظرية Superstring والفيزياء ذات الأبعاد الإضافية.
هل يمكننا التمييز بين هذين الاحتمالين؟ يوضح الإجراء المقترح أن الجواب نعم. الفكرة العامة هي كما يلي. إذا كان التسارع ناتجًا عن الطاقة المظلمة ، فيجب أن يكون تاريخ التمدد في الكون متسقًا مع معدل نمو مجموعات المجرات. سيكون الانحراف عن هذا التناسق علامة على انهيار النسبية العامة على نطاقات كبيرة جدًا من الكون. يطبق الإجراء المقترح هذه الفكرة من خلال مقارنة القيود التي تم الحصول عليها من الطاقة المظلمة من مجسات كونية مختلفة ويسمح للمرء بتحديد أي تضارب بوضوح.
كمثال ، تم النظر في الكون الموصوف بواسطة نظرية الجاذبية المعدلة 5-الأبعاد في هذه الدراسة وأظهر أن الإجراء يمكن أن يحدد توقيع هذه النظرية. الأهم من ذلك ، تبين أن التجارب الفلكية المستقبلية يمكن أن تميز بين نظريات الجاذبية المعدلة ونماذج الطاقة المظلمة.
وقاد العمل البحثي على النتائج التي قدمها الدكتور مصطفى إسحق بوشاكي بالتعاون مع البروفيسور ديفيد سبيرجيل ، وكلاهما من قسم العلوم الفيزيائية الفلكية بجامعة برينستون ، وأمل أوبادي ، طالب دراسات عليا في قسم الفيزياء في جامعة برينستون.
المصدر الأصلي: نشرة برينستون الإخبارية
