الرقم الأساسي الذي يؤثر على لون الضوء المنبعث من الذرات وكذلك جميع التفاعلات الكيميائية لم يتغير منذ أكثر من 7 مليار سنة ، وفقًا لملاحظات فريق من علماء الفلك الذين يرسمون تطور المجرات والكون.
يتم الإبلاغ عن النتائج اليوم (الاثنين 18 أبريل) في الاجتماع السنوي للجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS) من قبل الفلكي جيفري نيومان ، زميل هابل في مختبر لورانس بيركلي الوطني الذي يمثل DEEP2 ، وهو تعاون بقيادة جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، وجامعة كاليفورنيا سانتا كروز. يقوم نيومان بتقديم البيانات وتحديث عن مشروع DEEP2 في الساعة الواحدة بعد الظهر. مؤتمر صحفي EDT في فندق ماريوت ووترسايد في تامبا ، فلوريدا.
ثابت البنية الدقيقة ، واحد من عدد قليل من الأرقام النقية التي تحتل دورًا مركزيًا في الفيزياء ، ينبثق في جميع المعادلات تقريبًا التي تنطوي على الكهرباء والمغناطيسية ، بما في ذلك تلك التي تصف انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية - الضوء - بالذرات. على الرغم من طبيعتها الأساسية ، اقترح بعض المنظرين أنه يتغير بمهارة مع تقدم عمر الكون ، مما يعكس تغيرًا في الجذب بين النواة الذرية والإلكترونات التي تدور حولها.
على مدى السنوات القليلة الماضية ، أبلغت مجموعة من علماء الفلك الأستراليين أن الثابت قد ازداد على مدار عمر الكون بحوالي جزء واحد في 100000 ، بناءً على قياساته لامتصاص الضوء من النجوم الزائفة البعيدة حيث يمر الضوء عبر المجرات أقرب لنا. لكن علماء الفلك الآخرين لم يجدوا مثل هذا التغيير باستخدام نفس التقنية.
الملاحظات الجديدة من قبل فريق المسح DEEP2 تستخدم طريقة أكثر مباشرة لتوفير مقياس مستقل للثابت ، ولا تظهر أي تغيير في جزء واحد في 30،000.
"ثابت البنية الدقيقة يحدد قوة القوة الكهرومغناطيسية ، مما يؤثر على كيفية تماسك الذرات معًا ومستويات الطاقة داخل الذرة. وقال نيومان إنه يساعد على مستوى ما على تحديد حجم جميع المواد العادية المكونة من الذرات. "هذه النتيجة الخالية تعني أن المنظرين لا يحتاجون إلى إيجاد تفسير لسبب تغيرها كثيرًا".
ثابت البنية الدقيقة ، المعين بالحرف ألفا اليوناني ، هو نسبة من "الثوابت" الأخرى للطبيعة ، والتي ، في بعض النظريات ، يمكن أن تتغير بمرور الوقت الكوني. تساوي ألفا مربع شحنة الإلكترون مقسومة على سرعة الأوقات الضوئية ثابت بلانك ، سيتغير ألفا ، وفقًا لإحدى النظريات الحديثة ، فقط إذا تغيرت سرعة الضوء بمرور الوقت. قال نيومان إن بعض نظريات الطاقة المظلمة أو التوحيد الكبير ، ولا سيما تلك التي تنطوي على أبعاد إضافية كثيرة تتجاوز الأربعة الفضاء والزمان التي نعرفها ، تتنبأ بتطور تدريجي لثابت البنية الدقيقة.
DEEP2 عبارة عن مسح مدته خمس سنوات للمجرات التي تبعد أكثر من 7 إلى 8 مليارات سنة ضوئية تم تمديد ضوءها أو تحويله لمضاعفة طول الموجة الأصلية تقريبًا من خلال توسع الكون. على الرغم من أن المشروع التعاوني ، بدعم من مؤسسة العلوم الوطنية ، لم يتم تصميمه للبحث عن الاختلاف في ثابت البنية الدقيقة ، فقد أصبح من الواضح أن مجموعة فرعية من 40.000 مجرة تمت ملاحظتها حتى الآن ستخدم هذا الغرض.
قال مارك ديفيس ، الباحث الرئيسي في DEEP2 ، أستاذ علم الفلك والفيزياء في جامعة كاليفورنيا في بيركلي: "في هذا المسح الضخم ، اتضح أن جزءًا صغيرًا من البيانات يبدو مثاليًا للإجابة على السؤال الذي يطرحه جيف". "هذا المسح هو غرض عام حقًا وسيخدم مليون استخدام."
قبل عدة سنوات ، أشار الفلكي جون باهكال من معهد الدراسات المتقدمة إلى أنه في البحث عن الاختلافات في ثابت البنية الدقيقة ، فإن قياس خطوط الانبعاث من المجرات البعيدة سيكون أكثر مباشرة وأقل عرضة للخطأ من قياس خطوط الامتصاص. أدرك نيومان بسرعة أن المجرات DEEP2 التي تحتوي على خطوط انبعاث الأكسجين مناسبة تمامًا لتوفير قياس دقيق لأي تغيير.
قال نيومان: "عندما ينتج التناقض عن بدء ظهور خطوط الامتصاص ، كان لدي فكرة أنه نظرًا لأن لدينا كل هذه المجرات عالية الانزياح الأحمر ، ربما يمكننا القيام بشيء ليس بخطوط الامتصاص ، ولكن مع خطوط الانبعاث داخل العينة". "ستكون خطوط الانبعاث مختلفة قليلاً إذا تغير ثابت البنية الدقيقة."
سمحت بيانات DEEP2 لنيومان وزملائه بقياس الطول الموجي لخطوط انبعاث الأكسجين المتأين (OIII ، أي الأكسجين الذي فقد إلكترونين) إلى دقة أفضل من 0.01 Angstroms من 5000 Angstroms. إن Angstrom ، حول عرض ذرة الهيدروجين ، يعادل 10 نانومتر.
وقال "هذه دقة تفوقها فقط الأشخاص الذين يحاولون البحث عن الكواكب" ، مشيرا إلى الكشف عن تذبذب خافت في النجوم بسبب سحب الكواكب على النجم.
قارن فريق DEEP2 الأطوال الموجية لخطي انبعاث OIII لـ 300 مجرة فردية على مسافات مختلفة أو انزياحات حمراء ، تتراوح من انزياح أحمر يبلغ حوالي 0.4 (قبل حوالي 4 مليارات سنة) إلى 0.8 (قبل حوالي 7 مليار سنة). لم يكن ثابت البنية الدقيقة المقاسة مختلفًا عن قيمة اليوم ، والتي تبلغ تقريبًا 1/137. لم يكن هناك أيضًا اتجاه تصاعدي أو هبوطي في قيمة ألفا خلال هذه الفترة الزمنية البالغة 4 مليار سنة.
قال نيومان: "نتائجنا الخالية ليست هي القياس الأكثر دقة ، ولكن طريقة أخرى (تبحث في خطوط الامتصاص) تعطي نتائج أكثر دقة تتضمن أخطاء منهجية تتسبب في اختلاف الأشخاص الذين يستخدمون الطريقة عن نتائج مختلفة".
كما أعلن نيومان في اجتماع وكالة الأنباء الجزائرية عن الإصدار العام للموسم الأول من البيانات (2002) من مسح DEEP2 ، والذي يمثل 10 في المائة من 50000 مجرة بعيدة يأمل الفريق في مسحها. يستخدم DEEP2 مطياف DEIMOS على تلسكوب Keck II في هاواي لتسجيل الانزياح الأحمر والسطوع والطيف اللوني لهذه المجرات البعيدة ، بشكل أساسي لمقارنة تجمع المجرات آنذاك مقابل الآن. ومن المقرر أن ينتهي المسح ، الذي اكتمل الآن بنسبة 80 بالمائة ، من الملاحظات هذا الصيف ، مع إصدار بيانات كاملة بحلول عام 2007.
قال نيومان: "هذه بالفعل مجموعة بيانات فريدة للحد من كيفية تطور المجرات وكيف تطور الكون بمرور الوقت". "يجري مسح Sloan Digital Sky Survey قياسات إلى حوالي redshift 0.2 ، بالنظر إلى الوراء إلى 2-3 مليار سنة الماضية. نبدأ حقًا عند Redshift 0.7 والذروة عند 0.8 أو 0.9 ، أي ما يعادل 7-8 مليار سنة مضت ، وهو الوقت الذي كان فيه الكون نصف عمره كما هو اليوم. "
أكمل المسح أيضًا قياسات يمكن أن تلقي الضوء على طبيعة الطاقة المظلمة - طاقة غامضة تتخلل الكون ويبدو أنها تتسبب في تسارع توسع الكون. يقوم الفريق الآن بنمذجة نظريات مختلفة للطاقة المظلمة لمقارنة التنبؤات النظرية بقياسات DEEP2 الجديدة.
كما أوضح ديفيس ، فإن كمية الطاقة المظلمة ، التي تقدر الآن بنحو 70 في المائة من جميع الطاقة في الكون ، تحدد تطور المجرات وعناقيد المجرات. من خلال حساب عدد المجموعات الصغيرة والمجموعات الضخمة من المجرات في مساحة بعيدة من الفضاء كدالة للانزياح الأحمر والكتلة ، من الممكن قياس الكمية التي تمدد الكون بها حتى يومنا هذا ، والتي تعتمد على الطبيعة الطاقة المظلمة.
قال ديفيس: "في الأساس ، تحسب المجموعات وتتساءل ،" هل هناك الكثير أم القليل؟ " "هذا كل ما يساوي. إذا كان هناك عدد قليل جدًا من العناقيد ، فهذا يعني أن الكون قد توسع بطرق مختلفة تمامًا. وإذا كان هناك الكثير من العناقيد لم يتوسع الكون كثيرًا ".
يقارن ديفيس حاليًا قياسات DEEP2 مع تنبؤات أبسط نظرية للطاقة المظلمة ، لكنه يأمل في التعاون مع نظريين آخرين لاختبار نظريات طاقة داكنة أكثر غرابة.
قال الفيزيائي النظري في جامعة كاليفورنيا في بيركلي مارتن وايت ، أستاذ علم الفلك والفيزياء الذي عمل مع ديفيس: "إن ما يحاولون الوصول إليه حقًا هو كيف تتغير كثافة الطاقة المظلمة مع توسع الكون". "إذا كانت كثافة الطاقة المظلمة الثابت الكوني لأينشتاين ، فإن التنبؤ النظري هو أنها لا تتغير. الكأس المقدسة الآن هي الحصول على بعض الأدلة على أنها ليست الثابت الكوني ، إنها في الواقع تتغير ".
المصدر الأصلي: UC Berkeley
