كشف
أسرار الطاقة المظلمة
يوجد عدد جدبد يجعل
علماء الكونيات أنه يحمل مفتاح حل بعض أعمق ألغاز الكون ( Universe ) حيث أن
العدد هو
( ثابت البنية الدقيقة ) = ( 1 / 137 ) وهو يصف طريقة تفاعل الضوء مع
الذرات حيث يوجد استثناء فربما لا يزال الرقم ثابتا بل بكون متغيرا مما يؤدى
لتفسير سبب تسارع توسع الكون والتنبؤ بمصيره النهائى ففى سنة ( 1998 ) هى السنة
التى بدأت البشرية فهمها للكون ينقلب رأسا على عقب حيث أن الكون يتوسع منذ نشأته فى
الانفجار العظيم / Big Bang
قبل ( 14 بليون سنة ) حيث تم افتراض أن توسع الكون كان يتباطأ مع تلاشى زخم
طاقة الحدث الأولى لكن قياسات جديدة استخدمت نجوما متفجرة بعيدة ( السوبرنوفا / Supernova ) أو (
المستعرات العظمى ) أظهرت العكس فعلى مدى بلايين السنين الماضية يبدو أن الكون
يتضخم بتسارع .
اندفاع الطاقة المظلمة :
يوجد شىء غامض فى الكون وهو ( الطاقة المظلمة
/ Dark Energy ) التى بتألف منها ( 68 % ) من
جميع مادة الكون حيث أنها تعمل بصورة ( جاذبية مضادة / Anti
– gravity
) تدفع بمادة الكون إلى التباعد عن بعضها البعض فالنجوم والمجرات تبتعد عن بعضها
البعض بتسارع عالى جدا لكن لما بدأ تأثير الطاقة المظلمة يتزايد بعد فترة طويلة من
الانفجار العظيم أو الكبير ( Big Bang ) حيث كان ينظر للطاقة المظلمة
على أنها ثابتة ( Constant ) فعندما تدفع الطاقة المظلمة
( المجرات / Galaxies ) بعيدا عن
بعضها تضعف قوة جاذبيتها حيث أن المجرات ستجد صعوبة فى مقاومة تأثير الطاقة
المظلمة ويتسارع توسع الكون لتضعف قوة جاذبية المجرات أكثر فأكثر مولدة حلقة مفرغة
حيث أن الطاقة المظلمة ذاتها تزداد قوة بل إن قدرتها على تسريع توسع الفضاء ( Space ) تزداد
تدريجيا .
فربما تغيرت قوة الطاقة المظلمة ذاتها على
مدار عمر الكون لتصبح أكثر قوة وإذا كان الأمر صحيحا فلا بد من استبعاد معظم
النظريات التى تتحدث عن ماهية الطاقة المظلمة حيث أن العدد الخاص ( ثابت البنية
الدقيقة ) والذى بقدم طريقة ممكنة لاختبار الفكرة ولفهم أهمية ( ثابت البنية
الدقيقة ) حيث أنه يعرف بالحرف اليونانى ( ألفا Q ) فسنحتاج
للغوص داخل الذرة ( Atom ) بحيث تحافظ القوة
الكهرومغناطيسية ( Electromagnetism ) وهى القوة
نفسها التى تجذب القطب الشمالى لمغناطيس نحو القطب الجنوبى لمغناطيس آخر على حركة
دوران الجسيمات / الإلكترونات / Electrons
حول نواة مركزية ( نواة الذرة ) ويحدد ( ثابت
البنية الدقيقة ) شدة القوة الكهرومغناطيسية والتى تحدد بدورها أحجام مدارات ( Orbits )
الإلكترونات وإذا كانت أقوى فستكون مدارات الإلكترونات أكثر ازدحاما وتقاربا حول
النواة .
فإذا كانت شدة قوة الطاقة المظلمة قد تغيرت
على مدار تاريخ الكون فقد يكون لها تأثير كبير فى ( ثابت البنية الدقيقة ) فإذا لم
تكن الطاقة المظلمة ثابتا فيجب أن تكون نوعا ما من مجال ( فيلد ) ففى الفيزياء فإن
المجال هو منطقة تؤثر فيها قوة ما
فمجال جاذبية الأرض سيؤثر فى مجال الطاقة
المظلمة فى المجال الكهرومغناطيسى داخل الذرات فالمجالان مرتبطان جدا لدرجة أن أى
تغيير فى أحدهما سيؤدى إلى تغيير فى الآخر وفى أى نموذج تتنوع فيه الطاقة المظلمة فيوجد
بعض الاختلاف فى ( ثابت البنية الدقيقة ) حيث اكتشف أن ( ألفا ) يختلف حيث أن
الطاقة المظلمة تختلف كذلك حيث أن النماذج التقليدية للطاقة المظلمة لا تنتج
اختلافات فى ( ثابت البنية الدقيقة ) .
رقم مهم :
يمكن قياس قيمة ( ألفا Q ) بشكل دقيق
فى مختبر على الأرض مما يجعله أحد أدق الأرقام فى الفيزياء يساوى
( 0.007297351 ) مع هامش زيادة أو نقصان
يستطيع أن يصل إلى ( 6 أعداد ) حيث يمكن قياسه حتى من خلال النظر فى الإشارات التى
تنتقل بين أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية ولمعرفة ما إذا كان ( ألفا Q ) يحافظ على القيمة عبر اتساع الفضاء فلا بد من طريقة ما لقياسه بعيدا
عبر الكون حيث يأتى دور ( الكوازرات / Quasars )
فالكوازرات هى أجرام لأجسام شبه نجمية ( Quasti- stellar
object
) وهى كالنجوم لكنها فى الحقيقة هى النوى اللامعة لبعض أول المجرات تشكلا فيمكن
استخدام الأجرام السماوية للوصول إلى ( 800 مليون سنة ) بعد الانفجار العظيم .
فالحل هو Sالبحث عن ضوء الكوازر القديم الذى عبر سحابة
غاز وغبار قريبه قبل انطلاقه فى رحلة طويلة إلى الأرض ويستخدم الفلكيون جهازا (
مقياس الطيف ) ( Spectrometer ) لتجزئة الضوء إلى طيف
الألوان المكونة للضوء كقطرة مطر تجزىء ضوء الشمس لتنتج قوس قزح حيث أن الطيف
الملون ممتلىء بالأحزمة السوداء الداكنة / خطوط الامتصاص
( Absorption Lines ) حيث أنها
مجرد ألوان مفقودة لأن الإلكترونات الموجودة فى سحابة الغاز حيث أنها امتصت جزء من
ضوء الكوازر واستخدمته للقفز إلى مدار أعلى حول نواة الذرة وإذا كان ( ثابت البنية
الدقيقة ) فختلفا فى ذلك الوقت فسيكون حجم
القفزة مما يعنى أن جزءا مختلفا من الضوء سيكون ناقصا وسيظهر خط الامتصاص الأسود
عند جزء مختلف قليلا من الطيف .
حيث أن نوع التجربة التى قام بها علماء الفلك
فى السنوات الماضية حيث كانت النتائج مذهلة فالنتائج التى توصلوا إليها تشير إلى
أن ( ثابت البنية الدقيقة ) كان مختلفا فى الماضى ففى ( 4 / 2020 ) نشرت ( 4
قياسات ) لكوازر واحد هو الكوازر ( 11120 + 0641 ) وهو ما أدى بقياسات ( ألفا )
إلى ما قبل ( 13 بليون سنة ) مما يعادل زيادة تعادل ضعف مدى أى قياس سابق وعند
دمجها فى معلومات الكوازر الحالية تدعم النتائج الجديدة ففكرة أن ( ألفا ) يختلف
عن قيمته الأرضية بمقدار جزءين فى ( 100000 ) حيث إنها نتيجة أولية جدا فعن طريق
وضع العمل على أرضية أكثر ثباتا لا بد من إجراء رصد المزيد من الكوازرات حيث يوجد
( 30 كوازر ) معروف يمكن دراستها حاليا بحيث ستكون باستخدام التلسكوب الأوروبى
الفائق مناسبة لدراستها بهذه الطريقة عندما يرى ضوؤه الأول فى سنة ( 2025 ) وسيوضع
التلسكوب فى ( تشيلى ) على بعد ( 20 كم ) من التلسكوب من التلسكوب الكبير جدا الذى
استخدم لإجراء قياسات ثورية محتملة للكوازر فعن طريق قياس قيمة ( ألفا ) عندما كان
عمر الكون بضعة بلايين سنة وبتحليل إشعاع الخلفية الكونية الميكروى الذى هو الأثر
الإشعاعى المتبقى من الانفجار العظيم وتبدو خريطة الإشعاع ممتلئة بالبقع فهى بقع
صغيرة أكثر سخونة أو أكثر برودة بقدر قليل من درجة حرارة إشعاع الخلفية الكونية
الميكروى وسيكون للاختلافات فى قيمة ( ألفا ) تأثير فى البقع الصغيرة مما يؤدى
لتبنى التحليل للإشعاع على نظرية معينة عن الطاقة المظلمة لحساب مدى توسع الكون
فإن
استخدام تكنولوجيا ( تعلم الآلة ) تبحث فيها خوارزميات الكمبيوتر عن أنماط فى
المعلومات حيث إن إحدى مزايا استخدام تعلم الآلة فلا يوجد اضطرار إلى افتراض أى
نموذج للطاقة المظلمة حيث أنه يضمن بعدم الانحياز إلى إحداها فلا يوجد أى اختلاف فى
قيمة ( ألفا ) وهو يتفق مع بقاء الطاقة المظلمة ثابتة .
النظر فى قلب مجرة ( درب التبانة / اللبانة / الطريق اللبنى / Milky Way
) :
إن تباين واختلاف قيمة ( ألفا ) على مسافة
أقرب فى مجرة ( الطريق اللبنى ) حيث يوجد فريق علمى لرصد ودراسة النجوم التى تدور
فى منطقة ( الرامى أ ) وهو الثقب الأسود الهائل فى قلب مجرة ( درب التبانة ) حيث
نشرت نتائج حيث يجرى البحث فيها عن اختلافات لقيمة ( ألفا ) حول الجسم الكثيف على
عكس أرصاد الكوازر فلا يوجد دليل يشير إلى اختلاف قيمة ( ألفا ) فى الثقب الأسود
عن قيمته الأرضية فإذا كان يوجد أى اختلاف فيجب أن يكون أصغر من جزء واحد فى (
100000 ) .
أين ستنتهى الطاقة المظلمة :
ماذا تعنى الطاقة المظلمة بالنسبة لمصير
الكون ؟ فربما تكون الطاقة المظلمة كبيرة مما يمنع الكون من التمزق إلى أشلاء وإذا
كانت الطاقة المظلمة ثابتة كما تقترح النماذج التقليدية فإن التأثير سيتزايد مع
توسع الكون دون أى ضابط لها وسيؤدى ذلك إلى التمزق الكبير ( Big
Rip
) فى النهاية حيث سيتمدد الفراغ الموجود بين الذرات وفى داخلها إلى درجة تمزق بنيتها
وسيصبح الكون بحرا فارغا من الشظايا ولن توجد نجوم أو كواكب أو مجرات أو أشكال
حياة أو حتى ذرات وكل هذا قد يحدث فى مدة ( 22 بليون سنة ) فإذا اختلفت قيم الطاقة
المظلمة وثابت ( ألفا ) على مدى تاريخ الكون فيوجد أمل يجعل التنبؤ بالمستقبل أكثر
صعوبة يمكن أن يتوقف تسارع توسع الكون أو يزداد من خلال بناء تلسكوبات عملاقة حيث
سنعرف أن الكون فى طريقه للإعدام أو إذا كانت أضواء نجوم الكون ستنطفىء .
الطاقة المظلمة ماذا يمكن أن تكون ؟
إن أفضل التفسيرات لمعدل تسارع توسع الكون
حيث أن ( الثابت الكونى ) ( لامدا أ ) فقد ظهر الثابت الكونى أصلا فى نظرية (
النسبية العامة ) لآينشتين كعامل يعاكس قوة الجاذبية ويحفظ التصور عن كون ثابت لا
يتوسع ففى سنة ( 1929 )
عندما أظهر ( إدوين هابل ) أن الكون كان
يتوسع فعلا وصف آينشتين ثابته الكونى حيث اعتبره خاطئا ولقد اكتسبت فكرة
( الثابت الكونى ) زخما متجددا بعد اكتشافات
عام ( 1998 ) التى ألمحت إلى وجود طاقة مظلمة حيث أن الفكرة المركزية فيها إنه حتى
للفضاء الفارغ أن يحتوى على طاقة وكلما توسع الفضاء زادت الطاقة وطوال تاريخ الكون
كان لها نفس القيمة فى كل مكان فى الفضاء وتمثل الفكرة ( الجوهر ) ( Quintessence ) المنافس
الرئيسى للطاقة المظلمة حيث إن الطاقة المظلمة هى فى الواقع مادة تنتشر عبر
الفضاء وليست خاصية للفضاء نفسه ( الجوهر الخامس ) لأنه سيكون 5 مكون مختلف فى
الكون بعد المادة العادية والضوء والجسيمات دون الذرية كالنيوترينو والمادة
المظلمة وعلى عكس الثابت الكونى يمكن للضغط الذى يفرضه عنصر ( الجوهر ) نحو الخارج
أن يتطور بمرور الوقت وهو ما يفسر سبب بدء تسارع توسع الكون منذ وقت قريب . كما
يوجد سؤال هل الطاقة المظلمة خاصية للفضاء ذاته ؟
موجز تاريخ الطاقة المظلمة :
قبل ( 22 سنة ) قادت أرصاد محيرة إلى نظريات
عن الطاقة المظلمة فكيف عرف أن توسع الكون صار أسرع مؤخرا ؟ حيث يوجد نوع من
النجوم المتفجرة ( السوبرنوفا ) من النوع ( la ) وتنفجر
النجوم عندما يلتهم نجم صغير ميت القزم الأبيض ( White dwarf ) مادة نجم مجاور إلى أن يصبح غير مستقر فيجب
أن تنفجر جميع السوبرنوفا من هذا النوع بشدة السطوع نفسها وسيجعلها أجراما فائقة
فى الكون حيث إن السوبرنوفا الأخفت منها يجب أن تكون أبعد مسافة ففى سنة ( 1998 )
تنافس فريقان علميان فى قياس المسافات إلى الانفجارات النجمية ووجدوا أن
السوبرنوفا من النوع la
كانت على مسافة أبعد مما ينبغى وهو ما يشير إلى أن الكون قد توسع أكثر وظل البحث
عن دافع لتوسع الكون المتسارع أحد الموضوعات المهمة فى ( الكوزمولوجيا ) .
أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف 2 / 4 / 2022
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق