نهج جديد لتصحيح ثابت هابل وعمر الكون

باستخدام المسافات المعلومة بين الأرض وخمسين مجرة لتصحيح ثابت هابل، قدّر فريق من الباحثين بقيادة عالم فلك من جامعة أوريغون عمر الكون ب12.6 مليار سنة.

إن طرائق تحديد زمن الإنفجار الكبير الذي تمخض عنه الكون تعتمد على نمذجة إحصائية ورياضياتية باستخدام تخمينات المسافة للنجوم الأكثر قدمًا إضافة لسلوك المجرات ومعدل التوسع الكوني. والفكرة تكمن بحساب المدة الزمنية التي تستغرقها كل العناصر للعودة إلى نقطة البدء.

العامل الرئيس في تحديد الزمن هنا هو ثابت هابل الذي وضعه إدوارد هابل حيث كان الأخير سبّاقًا إلى حساب معدل التوسع الكوني لأول مرة في العام 1929. تقنية حديثة أخرى تعتمد على تسجيل مشاهدات الإشعاع المتبقي من الانفجار الكبير والتي تقوم بدورها برسم خريطة للاهتزازات والذبذبات في الفضاء الزمني -الخلفية الكونية الميكروية CMB- وتعكس الحالات في الكون الأكثر قدمًا، وهذه الطريقة توافق تلك الموضوعة من قبل ثابت هابل.

يقول جيمس سكومبيرت أستاذ الفيزياء في جامعة أوريغون إن الطرق تقود إلى استنتاجات متباينة. حيث قام هو وزملاؤه عبر ورقة بحثية نشرت في دورية أسترونوميكال بإماطة اللثام عن نهج جديد لإعادة ضبط أداة قياس المسافة والمعروفة بعلاقة تولي-فيشر البارونية وذلك بشكل مستقل عن ثابت هابل.

يقول سكومبيرت أيضًا: “إن مشكلة مقياس المسافة كما هي معروف تكمن في صعوبتها التي لا تصدق، وذلك لأن المجرات تبعد عنا مسافات شاسعة بالإضافة إلى أن المعالم التي تقودنا لقياس بعدها غير واضحة ويصعب تشخيصها”.

أعاد فريق سكومبيرت حساب أسلوب تولي-فيشر باستخدام مسافات معرفة بدقة في إحصاء خطي لخمسين مجرة وذلك كمرجعية لقياس مسافات 95 مجرة أخرى.

ينوه سكومبيرت إلى أن الكون محكوم بسلسلة من الأنماط الرياضياتية المعبر عنها بمعادلات. والأسلوب الجديد يحسب كتلة المجرات ومنحنياتها الدورانية بدقة أكبر بغية تحويل تلك المعادلات إلى أرقام مثل العمر ومعدل التوسع.

يكاد يكون راسخًا أن عمر الكون يقدر بنحو 13.7 مليار سنة، لكن دراسة جديدة تفيد أنه لا يتجاوز الـ12.6 مليار سنة!

إن أسلوب فريق سكومبيرت يحدد قيمة ثابت هابل -معدل التوسع الكوني- بـ75.1 كيلومتر في الثانية لكل ميغا فرسخ نجمي وهامش الخطأ هنا هو فقط 2.3.

ويساوي الميغا فرسخ نجمي -الذي هو وحدة شائعة للقياس في الفضاء- مليون فرسخ نجمي وهذا الأخير بدورة يعادل نحو 3.3 سنة ضوئية.

يصرح فريق سكومبيرت بأن كل قيم ثابت هابل المحددة دون الـ70 هي باطلة! علمًا أن درجة ثقتهم بهذا التصريح تقارب الـ95%.

يقول سكومبيرت: على نحو تقليدي فإن تقنيات القياس المستخدمة على مر الخمسين سنة الماضية حددت قيمة ثابتة هابل عند 75 في حين أن تقنية CMB أعطت معدل عند 67. ويضيف سكومبيرت: إن تقنية CMB التي تستخدام فرضيات مختلفة ومحاكاة حاسوبية متعددة يجب أن تعطي التقدير ذاته.

يقول سكومبيرت: “إن حقيقة عدم حدوث توتر في هذا المجال يجعله يحدث. وإن هذا الاختلاف ليس بسبب أخطاء رصدية أبدًا وهو يحدث مقدارًا كبيرًا من التصادم في مجتمع العلم الكوني”.

الحسابات المأخوذة في العام 2013 من مسبار ويلكينسون لقياس التباين الميكروي التابع لوكالة الفضاء ناسا حددت عمر الكون بـ13.77 مليار سنة، والذي بدوره يمثل -حتى وقتنا الحالي- النموذج القياسي لعلم كونيات الانفجار الكبير.

تقدّر القيم المتباينة لثابت هابل وعلى تنوع التقنيات المستخدمة عمر الكون بنحو 12 إلى 14.5 مليار سنة.

يقول سكومبيرت: تضفي الدراسة الجديدة التي تعتمد جزئيًا على مشاهدات مسجلة بمرصد سبايتزر الفضائي عنصرًا جديدًا على كيفية القيام بالحسابات للوصول إلى ثابت هابل، حيث من الممكن القيام بها عن طريق تقديم طريقة تجريبية صافية تكمن باستخدام المشاهدات المباشرة لتحديد المسافات إلى المجرات.

ويختم سكومبيرت: “إن قيمة نتيجتنا تعد ضمن الأفضل بين المدارس المختلفة لعلم الكونيات، وتجدر الإشارة إلى أن فهمنا لفيزياء الكون غير كامل ونأمل اكتشاف فيزياء جديدة في المستقبل”.

المصادر: 1