البنية العملاقة الكامنة في الفضاء السحيق تتحدى فهمنا للكون
مصر: إيهاب محمد زايد
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.
تم تقديم هذا الاكتشاف، بقيادة عالمة الفلك أليكسيا لوبيز من جامعة سنترال لانكشاير، في الاجتماع 243 للجمعية الفلكية الأمريكية في يناير، وتم الإبلاغ عنه في ورقة بحثية مطبوعة مسبقًا متاحة على موقع arXiv.
الحلقة الكبيرة (الأزرق) والقوس العملاق (الأحمر). (جامعة سنترال لانكشاير)
إنه الهيكل العملاق الثاني الذي تكتشفه لوبيز وزملاؤها. الأول، المسمى بالقوس العملاق، يقع 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.
وقال لوبيز في يناير: “ليس من السهل تفسير أي من هذين الهيكلين الفائقي الضخامة في فهمنا الحالي للكون”. “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. جميع BAOs لها حجم ثابت يبلغ قطره حوالي مليار سنة ضوئية. ويظهر الفحص الدقيق للحلقة الكبيرة أنها أشبه بشكل المفتاح الذي تمت محاذاته بطريقة تبدو كحلقة.
قطعة من المجرات، تظهر الحلقة الكبيرة، متمركزة تقريبًا عند 0 على المحور السيني. (جامعة سنترال لانكشاير)
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؟
وأوضح لوبيز: “نتوقع أن يتم توزيع المادة بالتساوي في كل مكان في الفضاء عندما ننظر إلى الكون على نطاق واسع، لذلك لا ينبغي أن تكون هناك مخالفات ملحوظة فوق حجم معين”.
“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.”
ولكن 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. في ظل أحد هذه النماذج، وهو علم الكون الدوري المطابق لروجر بنروز، والذي يمر فيه الكون عبر دورات توسع لا نهاية لها للانفجار العظيم، من المتوقع وجود هياكل حلقية – على الرغم من أنه من الجدير بالذكر أن علم الكون الدوري المطابق لديه مشاكل كبيرة خاصة به.
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.
وقال لوبيز: “من النظريات الكونية الحالية، لم نعتقد أن الهياكل على هذا النطاق ممكنة”. “يمكننا أن نتوقع بنية واحدة كبيرة جدًا في كل كوننا المرئي. ومع ذلك، فإن الحلقة الكبيرة والقوس العملاق هما بنيتان ضخمتان، بل إنهما متجاورتان من الناحية الكونية، وهو أمر رائع للغاية.”
الصورة هي انطباع فني عن حجم وموقع الحلقة الكبيرة (الأزرق) والقوس العملاق (الأحمر) في السماء. (جامعة سنترال لانكشاير/ستيلاريوم)
تم تقديم البحث في الاجتماع رقم 243 للجمعية الفلكية الأمريكية وتم نشره في ورقة بحثية مطبوعة مسبقًا على موقع arXiv.org.
نُشرت نسخة سابقة من هذه المقالة في يناير 2024.
