البنية العملاقة الكامنة في الفضاء السحيق تتحدى فهمنا للكون: ScienceAlert

يتحدى الهيكل الهائل في الكون البعيد فهمنا لكيفية تطور الكون.

في الضوء الذي سافر لمدة 6.9 مليار سنة للوصول إلينا، اكتشف علماء الفلك حلقة مجرية عملاقة ومثالية تقريبًا، يبلغ قطرها حوالي 1.3 مليار سنة ضوئية. لا يتطابق مع أي هيكل أو آلية تشكيل معروفة.

قد تعني الحلقة الكبيرة، كما أُطلق على بنيتها، أننا بحاجة إلى تعديل النموذج القياسي لعلم الكونيات.

وهذا الاكتشاف بقيادة عالمة الفلك أليكسيا لوبيز من جامعة سنترال لانكشاير. قدمت في الاجتماع رقم 243 للجمعية الفلكية الأمريكية في يناير، وتم ذكره في أ ورق ما قبل الطباعة متاح في arXiv.

إنه الهيكل العملاق الثاني الذي تكتشفه لوبيز وزملاؤها. الأول، ويسمى القوس العملاق، وهو في الواقع في نفس الجزء من السماء، على نفس المسافة. وعندما أُعلن عن اكتشاف القوس عام 2021، حيّر علماء الفلك. الخاتم الكبير لا يؤدي إلا إلى تعميق الغموض.

“ليس من السهل تفسير أي من هذين الهيكلين الفائقي الضخامة في فهمنا الحالي للكون.” قال لوبيز في يناير. “ومن المؤكد أن أحجامها الكبيرة جدًا وأشكالها المميزة وقربها الكوني تخبرنا بشيء مهم – ولكن ما هو بالضبط؟”

يبدو أن الرابط المباشر هو ما يسمى بتذبذب باريون الصوتي (BAO). هذه ترتيبات دائرية عملاقة للمجرات الموجودة في جميع أنحاء الفضاء. إنها في الواقع كرات، وهي حفريات الموجات الصوتية التي انتشرت عبر الكون المبكر، ثم تجمدت عندما أصبح الفضاء بحيث لم تعد الموجات الصوتية المنتشرة قادرة على السفر.

الخاتم الكبير ليس BAO. BAOs كلها ذات حجم ثابت يبلغ قطرها حوالي مليار سنة ضوئية. ويظهر الفحص الدقيق للحلقة الكبيرة أنها أشبه بشكل المفتاح الذي تمت محاذاته بطريقة تبدو كحلقة.

مما يترك السؤال دون إجابة: ما هذا بحق الجحيم؟ وماذا يعني ذلك بالنسبة للمبدأ الكوني، الذي ينص على أنه في جميع الاتجاهات، يجب أن تبدو أي بقعة معينة من الفضاء متشابهة إلى حد كبير مع جميع البقع الأخرى من الفضاء؟

“نتوقع أن يتم توزيع المادة بالتساوي في كل مكان في الفضاء عندما ننظر إلى الكون على نطاق واسع، لذلك لا ينبغي أن يكون هناك أي مخالفات ملحوظة فوق حجم معين.” وأوضح لوبيز.

“يحسب علماء الكون الحد الأقصى النظري الحالي للهياكل هو 1.2 مليار سنة ضوئية، ومع ذلك فإن كلا هذين الهيكلين أكبر بكثير – فالقوس العملاق أكبر بثلاث مرات تقريبًا ومحيط الحلقة الكبيرة مشابه لطول القوس العملاق.”

لكن الحجم هو مجرد واحدة من المشاكل. والآخر هو ما يعنيه علم الكونيات، أي دراسة تطور الكون. النموذج الحالي هو النموذج الذي يتناسب حاليًا بشكل أفضل مع ما نلاحظه، ولكن هناك بعض الميزات التي يصعب شرحها ضمن إطاره.

وهناك نماذج أخرى تم طرحها لمعالجة هذه الميزات. تحت أحد هذه النماذج، روجر بنروز علم الكونيات الدوري المطابق، حيث يمر الكون عبر دورات توسع لا نهاية لها للانفجار العظيم، من المتوقع وجود هياكل حلقية – على الرغم من أنه من الجدير بالذكر أن علم الكونيات الدوري المطابق قد مشاكل كبيرة خاصة بها.

إطار الحدود = “0” سماح = “مقياس التسارع؛ تشغيل تلقائي؛ الكتابة في الحافظة؛ الوسائط المشفرة؛ جيروسكوب؛ صور في صور؛ مشاركة الويب” Referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin”allowfullscreen>

والاحتمال الآخر هو أن الهياكل هي نوع من العيوب الطوبولوجية في نسيج الزمكان المعروف باسم الأوتار الكونية. يُعتقد أن هذه تشبه التجاعيد العريضة للبروتون التي ظهرت في بداية الكون عندما تمدد الزمكان، ثم تجمد في مكانه. لم نعثر على الكثير من الأدلة المادية على الأوتار الكونية، لكن الأدلة النظرية واعدة جدًا.

في الوقت الحالي، لا أحد يعرف على وجه اليقين ما الذي تعنيه الحلقة الكبيرة والقوس العملاق. يمكن أن تكون مجرد ترتيبات صدفة لمجرات تدور عبر السماء، على الرغم من أن احتمال ذلك يبدو ضئيلًا جدًا.

وأفضل أمل هو العثور على المزيد من هذه الترتيبات للمجرات المنتشرة في جميع أنحاء الكون، والمختبئة على مرأى من الجميع.

“من النظريات الكونية الحالية، لم نعتقد أن الهياكل على هذا النطاق ممكنة.” قال لوبيز. “يمكننا أن نتوقع بنية واحدة كبيرة للغاية في كل كوننا المرئي. ومع ذلك، فإن الحلقة الكبيرة والقوس العملاق هما بنيتان ضخمتان، بل إنهما متجاورتان من الناحية الكونية، وهو أمر رائع للغاية.”

وقد تم تقديم البحث في الاجتماع رقم 243 للجنة الجمعية الفلكية الأمريكية وورد في أ ورقة ما قبل الطباعة في arXiv.org.

نُشرت نسخة سابقة من هذه المقالة في يناير 2024.