علماء يكتشفون “خللا كونيا” عند حافة الكون

واترلو، أونتاريو — هل اكتشف العلماء “خللا كونيا” في جاذبية الكون؟ هذا ما يعتقده فريق في كندا بعد أن وجد أن النظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين لا تتطابق تمامًا مع ما يراه علماء الفلك على حافة الكون!

لقد كانت نظرية أينشتاين الشهيرة بمثابة العمود الفقري للفيزياء الحديثة لمدة 100 عام، حيث ساعدت في تفسير كيفية عمل الجاذبية هنا على الأرض وخارجها في الفضاء. علاوة على ذلك، أثبتت دراسات لا حصر لها دقة هذه النظرية على مر السنين، مما يؤكد أن الجاذبية تؤثر على أبعادنا الفيزيائية الثلاثة بالإضافة إلى البعد الرابع للزمن.

“لقد كان نموذج الجاذبية هذا ضروريًا لكل شيء بدءًا من نظرية الانفجار الكبير وحتى تصوير الثقوب السوداء”، يوضح روبن وين، المؤلف الرئيسي للمشروع وخريج الفيزياء الرياضية في جامعة واترلو، في بيان جامعي.

“ولكن عندما نحاول فهم الجاذبية على المستوى الكوني، على مستوى مجموعات المجرات وما بعدها، فإننا نواجه تناقضات واضحة مع تنبؤات النسبية العامة. يبدو الأمر كما لو أن الجاذبية نفسها توقفت تمامًا عن مطابقة نظرية أينشتاين. نحن نطلق على هذا التناقض اسم “خلل كوني”: تصبح الجاذبية أضعف بنسبة 1% تقريبًا عند التعامل مع مسافات بمليارات السنين الضوئية.

الدراسة التي نشرت في مجلة علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكيةدرس احتمال أن تكون قوة الجاذبية التي تحكم الكون بأكمله (ثابت الجاذبية الكوني) مختلفة قليلاً عن ثابت الجاذبية لنيوتن الذي يحكم الجاذبية على المقاييس الأصغر، مثل مدار الكواكب حول الشمس.

يقول نيايش أفشوردي، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة واترلو والباحث في معهد بيريميتر: “منذ قرن من الزمان تقريبًا، اكتشف علماء الفلك أن كوننا يتوسع”.

“كلما كانت المجرات أبعد، كلما كانت حركتها أسرع، لدرجة أنها تبدو وكأنها تتحرك بسرعة الضوء تقريبًا، وهو الحد الأقصى الذي تسمح به نظرية أينشتاين. وتشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن نظرية أينشتاين، على هذه المقاييس نفسها، قد تكون أيضًا غير كافية.

فلماذا يفكر العلماء في مثل هذه الفكرة الجامحة لتعديل نظرية أينشتاين الثورية؟ لقد اتضح أن بعض نظريات الجاذبية الكمومية البديلة مثل جاذبية Hořava-Lifshitz تتنبأ بشكل طبيعي بمثل هذا الخلل الكوني بين المقاييس الكبيرة والصغيرة. توفر الدراسة الجديدة طريقة بسيطة لتنفيذ هذا التأثير مثل “حاشية” للنموذج الكوني القياسي.

قدم ون وزملاؤه معلمة واحدة جديدة تسمى أوميغا_ز الذي يحدد الفرق بين ثوابت الجاذبية الكونية والنيوتونية. ووجدوا أن الملاحظات الحالية من القمر الصناعي بلانك الذي يقيس إشعاع الخلفية الكونية الميكروي تفضل قيمة أوميغا حوالي -0.01، أو حوالي 1% فرق في قوة الجاذبية عبر المقاييس الكونية مقارنة بالمقاييس المحلية.

وتؤدي أوميغا_g السالبة إلى جاذبية أضعف قليلا، مما يؤدي إلى توسع الكون على أكبر المقاييس. يمكن لهذا التأثير الدقيق أن يخفف قليلاً من بعض المشكلات القديمة بين الملاحظات الكونية المختلفة في النموذج القياسي.

يقول وين: “فكر في الأمر على أنه بمثابة حاشية لنظرية أينشتاين”. “بمجرد وصولك إلى النطاق الكوني، تنطبق الشروط والأحكام.”

ويضيف أفشوردي: “قد يكون هذا النموذج الجديد مجرد الدليل الأول في اللغز الكوني الذي بدأنا في حله عبر المكان والزمان”.

ويحذر الباحثون من أن وجود خلل كوني ليس حاسما بعد بناء على البيانات الحالية. ستكون هناك حاجة إلى قياسات أكثر دقة من التجارب المستقبلية التي ترسم خلفية الموجات الميكروية الكونية وتوزيع المادة في جميع أنحاء الفضاء السحيق، لتأكيد أو استبعاد هذا الانهيار المحتمل للنسبية العامة في نهاية الكون.