يسبح تلسكوب جيمس ويب منذ نهاية عام 2021 سنة في محيط الفضاء الشاسع، جالبًا لنا مئات الصور الرائعة للنجوم والمجرات وحتى الثقوب السوداء، وكاشفًا لخبايا الكون. ولكنه ربما أيضًا يصير حكمًا لأزمة في علم الكونيات قائمة منذ سنين.
.jpg)
صورة مدمجة لأبعد مجموعة من المجرات ملتقطة بعدسة تليسكوب جيمس ويب
علم الكونيات هو العلم المعني بدراسة تاريخ الكون وتطوره ونشأته وبالتبعية نهايته من خلال الضوء القادم من النجوم البعيدة. كان تمدد الكون أحد توقعات نظرية النسبية العامة لأينشتين التي تهتم بتفسير حركة الأجرام الكبيرة والجاذبية من خلال نسيج الزمكان.. بعدها بعشرة أعوام تقريبًا، أكدت قياسات إدوين هابل تمدد الكون، وسُمي معدل تمدد الكون –أو السرعة التي يتمدد بها الكون– بـ«ثابت هابل».
كيف نقيس «ثابت هابل» من الأساس؟
توجد طريقتين لقياس ثابت هابل. تستخدم الطريقة الأولى كلّا من النموذج القياسي لعلم الكونيات (أو نموذج لامدا للمادة المظلمة الباردة)، وهو النظرية التي تفسر طريقة عمل الكون ونشأته عن طريق الانفجار العظيم وتفسير حركة المجرات بوجود المادة المظلمة والطاقة المظلمة، إلى جانب الخلفية الكونية الميكروية –والمقصود بها الإشعاعات التي خلفها الانفجار العظيم والتي تظهر لنا على شكل حرارة. وناتج ثابت هابل لهذه الطريقة هو 67.4 كم/ ثانية/ ميجابرسخ.
وتستخدم الطريقة الثانية لقياس ثابت هابل حساب مسافات وسرعات النجوم والمجرات القريبة، مثل مجرة أندروميدا، والتي يعتمد حسابها على تأثير دوبلر، وهو التغير في لون الضوء بناء على المسافة. تخيل مثلًا أنك على قارب تحاول البحث عن اليابسة، ثم تلتفت لترى ضوءًا خافتًا بعيدًا آتيًا من منارة ما، وبالتالي تُقدِّر المسافة التي ستقطعها لتصل إلى اليابسة وفقًا لشدة الضوء. الآن، استبدل علماء الفلك بالبحَّار والنجوم بالمنارة. كلما ابتعدت النجوم عنا يأخذ الضوء وقتًا أطول ليصل إلينا. يتمدد الضوء في رحلته لنراه أحمر، فيما يعرف بالانزياح الأحمر. وكلما اقترب الضوء، يتحول إلى الأزرق. وقد قدرت هذه الطريقة ثابت هابل بــ73.5 كم/ ثانية/ ميجابرسخ.
.jpg)
تاريخ الكون من منظور النموذج القياسي لعلم الكونيات. المصدر ناسا
بينما يبدو الفرق بين نتيجة القياسين ضئيلًا، فإنه أحدث فجوة في العمر التقديري للكون قدرها مليار سنة، وهنا نشأت الأزمة.
ما دخل تلسكوب جيمس ويب بالأزمة؟
تلسكوب جيمس ويب أكبر التلسكوبات التي أُرسلت الفضاء، وهو خليفة تليسكوب هابل. من أهم أهداف ويب فهم تاريخ الكون من خلال استكشاف أولى المجرات التي تكونت بعد الانفجار العظيم، وفهم تطور المجرات والدورة الحياتية للنجوم. ولكن رصد ويب بعض الأشياء التي قد تضخم أزمة ثابت هابل. ففي عام 2023، رصد ست من أقدم المجرات ليتبين تمددت بسرعة أكبر بكثير مما يقوله لنا نموذج لامدا عن الكون. كما أكد في نهاية العام نفسه صحة قياس ثابت هابل بطريقة الانزياح الأحمر.
فكيف يمكن أن يخطئ النموذج القياسي لعلم الكونيات في حساب ثابت هابل وعمر الكون، بينما يُعد من أهم نظريات علم الكونيات التي نجحت في تفسير كثير من الظواهر الكونية الأخرى. ربما نكون على مشارف فيزياء جديدة أو حدوث تغيرات في النموذج القياسي لعلم الكونيات.
المراجع
يمكنك رؤية ما يرصده تليسكوب جيمس ويب من هنا.
phys.org
science.nasa.gov
sciencedaily.com/210630091358
sciencedaily.com/230413154323
webbtelescope.org/contents
webbtelescope.org/webb-science