اكتشاف مذهل: علماء الفيزياء يكشفون عن مفاجأة في توقعات أينشتاين للزمان والمكان!
نسيج الزمان والمكان ليس بمعزل عن تأثيرات الجاذبية. عندما نضع كتلة ما، ينحني الزمان والمكان حولها، وهو مشابه لما يحدث عند وضع كرة بولينغ على ترامبولين.
هذا الانخفاض في الزمان والمكان هو نتيجة لما نسميه بئر الجاذبية، وقد تم وصفه لأول مرة قبل أكثر من 100 عام بواسطة معادلات ألبرت أينشتاين في نظريته للنسبية العامة. وحتى يومنا هذا، لا تزال تلك المعادلات صامدة. نتمنى أن نعرف ماذا كان يضيف أينشتاين إلى شوربته. مهما كان الأمر، فإن النسبية العامة لا تزال قوية جداً.
إحدى الطرق التي نعرف بها ذلك هي أنه عندما يسير الضوء عبر ذلك الزمان والمكان المنحني، فإنه ينحني معه. وهذا يؤدي إلى ضوء يصل إلينا مشوهاً وممتداً ومكرراً ومكبرًا، وهو ظاهرة تعرف باسم عدسة الجاذبية. هذه الخاصية من الزمان والمكان ليست فقط قابلة للرصد والقياس، بل إنها أداة ممتازة لفهم الكون.
لكن فريقاً من الباحثين اكتشفوا للتو أن الانحناء المتوقع للزمان والمكان المحسوب باستخدام النسبية لا يتطابق دائماً مع ما نلاحظه، باستخدام بيانات من مسح الطاقة المظلمة الذي يقوم حالياً برسم خرائط لمئات الملايين من المجرات عبر الكون. هذا لا يعني أن هناك شيئاً مكسوراً – لكنه يشير إلى أنه قد يكون هناك شيء ما لم نحسب له حساباً بعد.
“حتى الآن، تم استخدام بيانات مسح الطاقة المظلمة لقياس توزيع المادة في الكون”، كما تشرح الفيزيائية كاميل بونفين من جامعة جنيف في سويسرا. “في دراستنا، استخدمنا هذه البيانات لقياس تشوه الزمن والمكان بشكل مباشر مما أتاح لنا مقارنة نتائجنا بتوقعات أينشتاين.”
مسح الطاقة المظلمة هو تعاون دولي يستخدم أداة بصرية قوية مثبتة على تلسكوب فيكتور م. بلانكو الذي يبلغ طوله 4 أمتار في مرصد سيرو تولولو بين الأمريكتين في تشيلي. مهمته الرئيسية كما يوحي الاسم هي دراسة الطاقة المظلمة القوة الغامضة التي تدفع التوسع المتسارع للكون.
للقيام بذلك ، كانت الأداة تقوم بمسح الكون بأعمق شكل ممكن . وهذا يعني أنها ترى الضوء عبر مجموعة متنوعة من العصور ، متطلعة عميقًا إلى تاريخ الكون حتى مجرات ضوءها سافر لآلاف السنين ليصل إلينا.
قاد عالم الفلك إسحق توتوسوس من جامعة تولوز الفرنسية فريقًا من الباحثين أدركوا أنهم يمكنهم استخدام هذا الكم الهائل من البيانات لاختبار القدرة التنبؤية لوصف أينشتاين الفيزيائي للكون . لقد قاموا بقياس التشوهات الناتجة عن آبار الجاذبية ، عند أربعة عصور متميزة: منذ حوالي 3,5 مليار سنة مضت ، و5 مليارات سنة مضت ، و6 مليارات سنة مضت ، و7 مليارات سنة مضت.
ثم قارنوا هذه القياسات بما تتوقعه معادلات أينشتاين . ومن المثير للاهتمام أن بعض القياسات تطابقت بدقة مع التوقعات – لكن ليس جميعها.
“لقد اكتشفنا أنه في الماضي البعيد – قبل 6 و7 مليارات سنة – عمق الآبار يتماشى جيدًا مع توقعات أينشتاين”، كما يوضح توتوسوس . “ومع ذلك ، كلما اقتربنا اليوم – قبل 3,5 و5 مليارات سنة – تكون الآبار أقل عمقًا قليلاً مما توقعه أينشتاين.”
الاختلاف طفيف ولكنه قد يكون مهمًا . قد يعني ذلك على سبيل المثال أن آبار الجاذبية لديها معدل نمو أبطأ مؤخرًا في الكون . بالإضافة إلى ذلك تشير قياسات توسع الزمن والمكان إلى أن نمو الكون يتسارع وأنه تسارع أكثر خلال الماضي القريب.
لذا فإن الاختلاف قد يشير إلى وجود صلة بين تسارع الكون المدفوع بالطاقة المظلمة والنمو البطيء لآبار الجاذبية خلال نفس العصر . سيكون هناك حاجة لإجراء المزيد من المشاهدات لتأكيد وإضافة نتائج الفريق الحالية.
“تشير نتائجنا إلى أن توقعات اينشتايني تعاني عدم توافق بنسبة 3 سيغما مع القياسات.” تقول الفيزيائية ناتا سيا غريممن جامعة جنيف.
“لكن هذا عدم التوافق ليس كبيراً بما يكفي حتى الآن لإبطال نظرية اينشتايني , لكي يحدث ذلك يجب علينا الوصول الى حد الـ5 سيغما , لذلك فمن الضروري الحصول على قياسات أكثر دقة لتأكيد أو دحض هذه النتائج الأولية ومعرفة ما إذا كانت هذه النظرية تبقى صحيحة لدينا كون واسع جداً.”
تم نشر البحث في مجلةNature Communications.
