حل معضلة التوسع الكوني

• Eurasia Review
• ترجمة: أسامة محمد
• مراجعة: مصطفى هندي
• تحرير: نورهان محمود

تتحرك الأرض والنظام الشمسي ومجرة درب التبانة بأكملها ومعها ألوف من المجرات القريبة منا في فقاعة شاسعة، يبلغ محطيها 250 مليون سنة ضوئية، حيث تبلغ الكثافة المتوسطة للمادة داخل هذه الفقاعة نصف ما هي عليه في بقية الكون.

قدّم هذه النظرية فيزيائي نظري من جامعة “جينيف” كحل لمعضلة قد قسمت المجتمع العلمي لعدة عقود: ما هي سرعة توسع الكون؟ حتى الآن، توصلت على الأقل طريقتان حسابيتان إلى قيمتين لهذه السرعة باختلاف يبلغ 10 في المائة مع انحراف معياري يعد إحصائيًا متضاربًا بين القيمتين. هذه الطريقة الجديدة التي نشرت في مجلة “Physics Letters B” أزالت هذا الاختلاف بدون الحاجة لاستعمال أي “فيزياء جديدة”.

الكون مستمر في التمدد منذ الانفجار العظيم الذي حدث قبل 13.8 مليار عام، هذا ما اقترحه لأول مرة الكاهن البلجيكي والفيزيائي جورج لومتر Georges Lemaitre (1894-1966)، وشُرحَ لأول مرة من قِبل إدوين هابل Edwin Hubble (1889-1953)، رائد الفضاء الأمريكي الذي اكتشف سنة 1929 أن كل المجرات تتباعد عنا، وأنه كلما كانت المجرات أبعد، كانت سرعة التباعد أكبر، هذا يشير إلى أنه في وقت ما في الماضي كانت كل المجرات متواجدة في نفس النقطة، هذا الوقت لا يمكن إلا أن يكون وقت الانفجار العظيم.

هذا البحث أعطى أهمية لقانون هابل-لومتر Hubble-Lemaitre بما في ذلك ثابت هابل Hubble (H₀)، الذي يوضح معدل التوسع الكوني، وأفضل تقدير لهذا الثابت كان حوالي (70 كم/ثانية)/فرسخ فلكي (مما يعنى أن سرعة الكون تزيد بمعدل 70 كم/ثانية كل 3.26 مليون سنة ضوئية). وتكمن المشكلة في وجود طريقتين متضاربتين لحساب هذا الثابت.

السوبرنوفا/المستعرات العظمى المتفرقة:

تعتمد الطريقة الأولى على إشعاعات الخلفية الكونية، تلك الإشعاعات الميكروية التي تأتنيا من كل مكان، والتي بدأت تنبعث عندما كان الكون باردًا بالدرجة الكافية التي تسمح للضوء أن ينطلق بحرية، (كان ذلك تقريبًا 370,000 عام بعد الانفجار العظيم)، وباستخدام البيانات الدقيقة المقدمة من بعثة بلانك الفضائية، وباعتبار حقيقة أن الكون متجانس ومتماثل من حيث الإنتروبي، كان معامل التمدد الكوني يساوي 67.4 اعتمادًا على النسبية العامة لأينشتاين لشرح الوضع.

تعتمد الطريقة الثانية على المستعرات العظمى التي تظهر بشكل متقطع في المجرات البعيدة. تمكن هذه المستعرات -التي تعتبر شديدة الإضاءة- المشاهد من الرؤية الدقيقة لمسافات شاسعة، وبالاعتماد على هذه الطريقة أوالظاهرة أصبح من الممكن تحديدة قيمة ثابت هابل H0  بـ 74.

ويوضح لوكاس لومبريزر Lucas Lombriser ، أستاذ في القسم الفيزياء النظرية جامعة جنيف كلية العلوم، هذه المسألة حيث يقول: “ازدادت هاتان القيمتان دقة مع مرور الأعوام، ولكنهما ظلتا مختلفتين عن بعضهما.”

لم يتطلب الأمر الكثير لإشعال الجدل العلمي، أو حتى إثارة أمل في أنه ربما كنا نتعامل مع “فيزياء جديدة”، لتضييق الفجوة، استدعى الأستاذ لومريزر فكرة أن الكون قد لا يكون متجانسا كما كانت تدّعي إحدى النظريات؛ لأنها تعتبر واضحة فقط إذا قيست بمقاييس متواضعة نسبيًا، ليس هناك مجال للشك أن المادة موزعة داخل المجرة بشكل مختلف عن خارجها، لكن الأمر الأكثر صعوبة هو تخيل التقلبات في متوسط كثافة المادة المحسوبة على أحجام أكبر بآلاف المرات من مجرد مجرة واحدة.

فقاعة هابل:

يستكمل أستاذ لومبريزر  حديثه قائلاً: “إذا افترضنا أن كوننا في فقاعة شديدة الضخامة، حيث تعتبر الكثافة أقل بشكل كبير من الكثافة المعروفة في الكون كله؛ فإن هذا الأمر سوف يكون له تبعات على مسافات المستعرات العظمى، وبالتالي سوف يؤثر على تحديد قيمة معامل التمدد الكوني H₀ “

كل ما هو مطلوب أن تكون فقاعة هابل كبيرة بما يكفي لتشمل المجرة التي تمثل المرجع الذي نستخدمه لقياس المسافات. وعن طريق تحديد قطر يبلغ 250 مليون سنة ضوئية لهذه الفقاعة – والذي حسبه الفيزيائيون استنادا على أن كثافة المادة داخلها أقل بنسبة 50 في المائة من بقية الكون – يمكننا الحصول على قيمة جديدة لثابت هابل، والذي سيكون في هذا الحالة متوافقًا مع القيمة التي تم الحصول عليها باستخدام خلفية الإشعاع الكوني.

يتابع لومبريزر “إن احتمال وجود مثل هذا التذبذب في هذا المقياس قد يتراوح ما بين واحد إلى عشرين حتى واحد إلى خمسة، وهذا يعني أن وجود الكثير من المناطق التي تشبه منطقتنا في هذا الكون الشاسع ليس مجرد خيالًا نظريًا”.