التصنيف: أخبار الفلك

لعقود من الزمان، افترض علماء الفلك والفيزياء وعلماء الكون أن الكون مليء بمادة غريبة تسمى المادة المظلمة، بهدف تفسير التسارع الغريب للمجرات والعناقيد المجرية، فالنماذج الرياضية تفترض أن المادة المظلمة تشكّل ثلاثة أرباع المادة في الكون، لكن المفارقة أن ما من تجربة عملية استطاعت أن تجدها فعليًا، ومع هذا فقد أصبحت النظرية السائدة لشرح أحد أكبر ألغاز الكون.

ولأن أحدًا لم يستطع أن يجد تلك المادة المظلمة المفترضة، بحث عدد العلماء عن نظريات بديلة، ووفقًا لتقرير نشره موقع إن بي سي نيوز، أصدر فريق من العلماء نتائج دراسة جديدة تشير إلى المادة المظلمة ليست موجودة فعلًا، وأن فهمنا العلمي المحدود للجاذبية قد يكون هو السبب في عدم قدرتنا على تفسير حركة المجرات.

يستند الفريق إلى نظرية أطلقت في أوائل الثمانينيات تسمى ديناميكا نيوتن المعدلة التي تحل محل الديناميكيات النيوتونية والنسبية العامة كما افترضها ألبرت أينشتاين، وتقترح تلك النظرية بأن قوة الجاذبية المطبقة على النجم يجب أن تُحسب بطرائق مختلفة تمامًا.

ونشر البحث الجديدة في نوفمبر/تشرين الثاني 2020 في مجلة الفيزياء الفلكية، وبين العلماء فيه وجود اختلافات طفيفة في السرعات المدارية للنجوم البعيدة وفسروا ذلك بأنه ناتج عن تأثير جاذبية خافت، ما يمكن أن يضع حدًا للأفكار السائدة عن المادة المظلمة.

وسجل البحث الجديد علامات المد الجاذبي الخافت، المعروفة باسم: تأثير المجال الخارجي، إحصائيًا في السرعات المدارية للنجوم في أكثر من 150 مجرة.

وأوضح ستايسي ماكجو، المؤلف المشاركة في الدراسة، والذي يرأس قسم علم الفلك في جامعة كيس ويسترن ريزيرف في كليفلاند في الولايات المتحدة الأمريكية أن إدخال عامل المد الجاذبي الخافت الجديد في الرياضيات البحتة وليس المادة المظلمة يفسر سبب تصرف المجرات على النحو الذي نسجله. وقال «يظهر لدينا تناقض واضح بين ما نراه وما نحسبه إن استندنا فقط إلى نيوتن وآينشتاين.»

افترض علماء الفلك سابقًا أن النجوم تدور حول مراكز المجرات بسرعات تستخرج من معادلات نظرية الجاذبية التي صاغها الفيزيائي وعالم الرياضيات إسحاق نيوتن منذ أكثر من 300 عام.

ويرى نيوتن أن الأجسام تجذب بعضها البعض بقوى تتناسب مع كتلتها، وحسن نظريته الفيزيائي ألبرت أينشتاين في القرن العشرين، لكن عالم الفلك فريتز زويكي وجد بعد أن راقب حركة المجرات في الثلاثينيات من القرن الماضي، أنها تخضع لقوى جاذبية أكبر من المتوقع، وهو تأثير نسبه إلى مادة غير معروفة سماها المادة المظلمة. وعندما اكتشف عالما الفلك فيرا روبن وكينت فورد اختلاف مدارات النجوم في المجرات عن القيم المحسوبة نظريًا في سبعينيات القرن الماضي، افترض العلماء أنها ناتجة عن كتل من المادة المظلمة غير المرئية في المجرات، وسيطرت هذه الفكرة على الفيزياء الفلكية منذ ذلك الحين.

لكن عالم الفيزياء مورديهاي ميلغروم صاغ في ثمانينيات القرن الماضي نظرية ديناميكا نيوتن المعدلة لشرح التناقضات الملحوظة في حركة النجوم دون إدخال المادة المظلمة في المعادلة. واقترح أن الجاذبية تسبب تسارعًا صغيرًا جدًا، لم يتنبأ به نيوتن وآينشتاين، وبمستويات منخفضة لا تصبح محسوسة إلا في الأجسام الضخمة بحجم المجرة؛ ما يعني عدم الحاجة إلى تفسير المادة المظلمة.

ويعترف ماكجو بأن هذه النظرية ما زالت رأي أقلية من العلماء في الفيزياء الفلكية، وأن معظم العلماء يفضلون وجود المادة المظلمة – وهي فكرة كان يقبلها حتى بدأ في تغيير رأيه منذ نحو 25 عامًا.

لكنه قال إن العديد من توقعات نظرية نيوتن المعدلة شوهدت في الملاحظات الفلكية، وأحدث الأبحاث هي دليل آخر على ذلك.

وقال ماتياس بارتلمان، أستاذ الفيزياء الفلكية النظرية في جامعة هايدلبرغ في ألمانيا، والذي لم يشارك في الدراسة، إن البحث الجديد يطرح «مسألة مثيرة للاهتمام للغاية.»

بدأ التلسكوب الأميركي الجديد “ديزي” عمليات المراقبة الهادفة إلى رسم خريطة ثلاثية الأبعاد للكون بدقة غير مسبوقة بهدف تكوين فهم أفضل لتوسّعه، وفقا لما أعلنه، أمس الاثنين، مديرو هذا المشروع الدولي.

وستُركِّز الأداة الطيفية “ديزي” DESI، التي أقيمت في صحراء أريزونا بهدف إجراء مسوحات فلكية طيفية للمجرات البعيدة، خلال السنوات الخمس المقبلة “عيونها”، البالغ عددها 5 آلاف والمكوّنة من الألياف الضوئية، على السماء ليلا، سعيا إلى رصد وتحليل ضوء 35 مليون مجرة، في حقب مختلفة من تاريخ الكون.

ومن المفترض أن تتيح هذه البيانات للعلماء فهم القوة الغامضة المسماة “الطاقة المظلمة”، المسؤولة عن تسريع توسع الكون، على ما أوضح في بيان مختبر “بيركلي لاب” التابع لوزارة الطاقة الأميركية والذي يشرف على البرنامج، بحسب ما أفادت فرانس برس.

ونظرا لتوسع الكون، فإن المجرات تبتعد عن بعضها، وكلما ابتعدت، زاد الضوء المنبعث من التحولات نحو الأطوال الموجية الطويلة للطيف المرصود، أي باتجاه الأحمر، بحسب ما فسرت مفوضية الطاقة الذرية الفرنسية المشاركة في هذه المهمة الفلكية.

ومن خلال تحليل الإشعاع النشط للمجرات، سيتمكن تلسكوب “ديزي” من قياس هذا الانزياح الأحمر المرتبط بسرعة المسافة، وبالتالي توفير معلومات عن بُعد هذه المجرات عن الأرض.

وسيتمكن الباحثون عندها من وضع خريطة ثلاثية الأبعاد للكون مع “تفاصيل غير مسبوقة، تظهر أن عدد أطياف المجرات يفوق بعشرة أضعاف” تلك المعروفة راهنا، وفق الهيئة الفرنسية الحكومية، كما أفادت فرانس برس.
وأوضح عالم الكونية في مفوضية الطاقة الذرية كريستوف يش أن التلسكوب يستطيع جمع “خمسة آلاف طيف من المجرات كل 20 دقيقة”.

ويأمل الباحثون في أن يتمكنوا بفضل التوزيع المفصل لهذه الأطياف على الخريطة من فهم طبيعة الطاقة المظلمة وتأثيرها بشكل أفضل. يتصرف هذا المكون غير المرئي للكون كقوة طاردة من شأنها أن تفسر سبب تسارع توسع الكون منذ مليارات السنين.

ذكرت تقارير علمية، أن وكالة الفضاء الأميركية “ناسا” تتجه إلى الكشف عن نظام اتصال جديد يعتمد على أشعة “الليزر”، من أجل تسريع نقل البيانات بين الأرض والفضاء.

ومن المرتقب أن يجري إطلاق هذا النظام المتقدم في الثالث والعشرين من يونيو المقبل، حتى يكون بديلا للأسلوب المعتمد حاليا، وهو موجات الراديو.

واعتمدت وكالة الفضاء الأميركية على موجات الراديو من أجل نقل البيانات، منذ بدء الرحلات الفضائية في خمسينيات القرن الماضي.

وبحسب صحيفة “نيويورك بوست”، فإن هذا النظام الجديد المرتقب يعرف اختصارا بـ”LCRD”، ومن المتوقع أن يحدث تحولا في نقل البيانات.

وبما أن إرسال بعثات صوب الفضاء يحتاج إلى الحصول على بيانات عالية الدقة مثل مقطع فيديو “4K”، فإن نظام موجات الراديو لم يكن سريعا.

ويحتاج نظام موجات الراديو في التواصل، إلى ما يقارب تسعة أسابيع من أجل إرسال خريطة كاملة لكوكب المريخ إلى الأرض. أما في حال اعتماد نظام التواصل الجديد عن طريق الليزر، فإن نقل هذه الخريطة لن يتطلب سوى 9 أيام، وفق تقديرات “ناسا”.

وبوسع نظام التواصل بالليزر أن يضاعف نقل البيانات وإرسالها إلى الأرض، بواقع مئة ضعف، وهو أمر سيساعد على إنجاز المزيد من الاكتشافات في الفضاء.

فضلا عن هذا، لا يتطلب النظام الجديد قدرا كبيرا من الطاقة، وهذا يعني أنه لا يؤدي إلى استنزاف أجهزة الطاقة في مركبة الفضاء.

ويرتقب أن يتم تجريب هذا النظام التواصلي في محطتين أرضيتين بكل من كاليفورنيا وهاواي، من أجل دراسة تأثير عوامل الغلاف الجوي على هذه الأشعة، وبعد ذلك، سيتم الاعتماد عليها في البعثات الفضائية الفعلية.

يواصل علماء الفلك علماء مساعيهم الحثيثة لأجل فهم الثقوب السوداء، لكنهم ما يزالون في حيرة أمام أحجام هذه المناطق التي تمتاز بجاذبية قوية للغاية.

وبحسب موقع “بوبلر ساينس”، فإن المعروف حاليا هو أن الثقوب السوداء تكون بحجمين اثنين؛ فإما صغيرة أو كبيرة بشكل هائل، إلى جانب فجوة كبيرة في الوسط.

والثقب الأسود عبارة عن منطقة موجودة في “الزمكان”، وهي تنجم عن موت النجوم الضخمة أو “المستعرات العظمى”.

وما جرى اكتشافه، مؤخرا، بحسب الباحثين، هو وجود ثقوب سوداء متوسطة الحجم، أي أن الأمر لم يعد مقتصرا على الثقوب الضخمة والصغيرة.

وذكر المصدر أن هذه الثقوب المتوسطة من حيث الحجم، قد تكون منتشرة في كثير من مناطق الكون.

أما حجم الثقوب السوداء الهائلة فيضاهي الملايين وحتى المليارات من كتلة الشمس، داخل منطقة بجحم مجموعتنا الشمسية.

وتمتاز هذه الثقوب بإشعاعات طاقية لا يمكن تصورها لأنها قوية جدا، وتوصف بالأكثر إشعاعا في هذا الكون.

وهذه المجموعة الثالثة من الثقوب السوداء أي متوسطة الحجم، هي تزن ما يعادل الآلاف أو مئات الآلاف من الكتلة الشمسية.

ويرجح علماء الفلك أن تكون هذه الثقوب، أي ذات الحجم المتوسط، ضخمة بما يكفي حتى تندمج فيما بينها من أجل تشكيل ثقوب سوداء هائلة.

وما لوحظ في هذه الثقوب، أي متوسطة الحجم، هو أن رصدها ليس بالأمر السهل، لأن عملية الاندماج فيما بينها لا تحدث استشعارا في المراصد الحالية لموجات الجاذبية.

فضلا عن ذلك، لا تمتاز هذه الثقوب السوداء المتوسطة، بخاصية التوهج الموجودة في الثقوب الضخمة جدا التي نعرفها منذ مدة.

وتمكن ثلاثة علماء أستراليين من كشف الكثير عن هذه “الثقوب الأشباح”، واعتمدوا في ذلك على بيانات من وكالة الفضاء الأميركية “ناسا”، منذ 1990.

وعندما درس الباحثون، هذه البيانات الموجودة لدى ناسا، لاحظوا إشارة لافتة، وهي عبارة عن وميض مزدوج من أشعة “غاما” وهي أشعة كهروميغناطيسية اكتشفت سنة 1900.

وفي حال صح ما جاء به هؤلاء العلماء، فإن الثقوب السوداء ذات الحجم المتوسط ليست موجودة فحسب، بل منتشرة في كل مكان من الكون الفسيح الذي يؤوينا.

ويقول رئيس قسم فيزياء الفلك في جامعة ملبورن الأسترالية وهو المشرف على الدراسة، ريتشل ويبستر، إن البيانات التي تم الاعتماد عليها كانت موجودة منذ مدة طويلة.

وتبعا لذلك، فإن الباحثين عادوا إلى بيانات عمرها ثلاثون عاما، واللغز الفلكي في تلك الفترة، هو حصول انفجارات هائلة لأشعة غاما، بطاقة كبيرة للغاية.

قبل بضعة أشهر، أطلقت شركة تدعى Capella Space قمرا صناعيا قادرا على التقاط صور رادارية واضحة لأي مكان في العالم، بدقة مذهلة، حتى عبر جدران المباني.

وخلافا لمعظم المجموعة الهائلة من أقمار المراقبة والرصد، التي تدور حول الأرض، يمكن للقمر الصناعي “كابيلا 2” (Capella 2) التقاط صورة واضحة أثناء الليل أو النهار، في المطر أو تحت أشعة الشمس. وهذا يعني أن المطر والظلام لن يكونا قادرين على منعه من التقاط صور دقيقة.

ويعود الفضل في ذلك إلى ما يسمى بالرادار ذي الفتحة الاصطناعية (SAR)، وهي تقنية تصوير يمكن أن تكون أكثر فعالية من التصوير البصري.

وقال الرئيس التنفيذي لشركة Capella Space، بايام بانازاده، وهو مهندس سابق في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، لموقع Futurism، إنه في 75% من سطح الأرض، في أي وقت، سيكون غائما أو ليلا، أو كليهما معا، ولذلك يهدف القمر الصناعي الجديد إلى مكافحة هذه المشكلة وتقديم ملاحظات على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع في أي طقس.

أثبتت نظرية النسبية لألبرت أينشتاين نجاعتها مرة أخرى، بعدما اكتشف باحثون تحولا طفيفا في مدار أقرب نجم للثقب الأسود، حسب ما ذكرت مجلة ” ساينس”.

وأوضحت المجلة أن الباحثين اكتشفوا التحول بعد نحو 3 عقود من المراقبة، مشيرة إلى أن التحول في مسار النجم الراقص حول الثقب الأسود، كما يطلق عليه، يتطابق تماما مع نظرية أينشتاين.

وكان النجم المعروف علميا باسم S2  (إس 2) يتبع مدارا بيضاويا لمدة 16 عاما، إلا أنه العام الماضي استطاع أن يقترب قليلا من الثقب الأسود بفارق 20 مليار كيلومتر.

وذكرت المجلة العلمية “إذا كان وصف إسحاق نيوتن الكلاسيكي للجاذبية صحيحا، فيجب أن يستمر هذا النجم في نفس المسار كما هو الحال مع مداره السابق، لكنه لم يفعل”.

 

في المقابل، فقد اتبع S2 مسارا متباينا بعض الشيء، حسب ما عاين فريق اعتمد على التلسكوب الكبير للمرصد الأوروبي الجنوبي.

وتقول نظرية أينشتاين إن الضوء المنبعث من النجم يتمدد إلى موجات أكبر بفعل الجاذبية الشديدة الناتجة عن الثقب الأسود، مما يؤثر على حركته.

ومن نتائج هذه العملية، حسب النظرية، أن مدار النجم لا يبقى ثابتا في الفضاء، وهو الأمر نفسه الذي حدث مع النجم “إس 2”.