علوم

تم التحقق مختبريا وبالتجربة على نحو لا يشوبه الشك بأنه لا يوجد هناك شيء يمكن ان ينتقل بسرعة تفوق سرعة الضوء حسب نظرية النسبية لآينشتاين، وإن الكون المرئي مكون من مادة وطاقة لاتفنى ولا تستحدث من العدم.

محاولة توضيح وشرح بعض الألغاز الكونية:

من أسرار مهمة بلانك إن القمر الصناعي بلانك يشكل آلة هائلة للعودة بالزمن إلى الوراء، قادرة على كشف العديد من الأسرار عن أصل الكون وبنيته وتكوينه. استخدمه علماء الكونيات وعلماء الفيزياء الفلكية لرسم خرائط للقبو السماوي، بدقة لا مثيل لها، تقلبات في درجات الحرارة واستقطاب أقدم ضوء في العالم، وهو الأشعة الأحفورية. وقد تم شرح ذلك في الفيديو الذي أنتجه اتحاد HFI-Planck ووكالة الاتصالات Canopée وبمساعدة Jean Mouette من IAP (Institut d'astrophysique de Paris) لتوضيح مم تتكون هذه المهمة.

"لماذا يعم الظلام في الليل إذا كان هناك الكثير من النجوم؟ يمكن أن يكون سؤالًا يطرحه الطفل على والديه. ومع ذلك، تبين أن الإجابة ليست واضحة على الإطلاق. ينورنا هيرفي دول، المتخصص في علم الكونيات، بعرض تقديمي رائع. وهو المتخصص في مجرات الأشعة تحت الحمراء، والإشعاع خارج المجرة، وبشكل أكثر عمومية في تكوين الهياكل الكبيرة في علم الكونيات، و قد عمل في وكالة ناسا (في جامعة أريزونا) قبل أن يصبح أستاذًا باحثًا في أورساي في عام 2004

في الجزء السفلي من المنتصف، لاحظ تلسكوب بلانك الفضائي السماء بأكملها عند 545 جيجاهرتز، مع تحديد النقاط المرشحة في النقاط الحمراء، ثم لاحظها هيرشل. في كل مكان، بعض صور هيرشل، مع محيطات كثافة المجرات. © Dole، Guéry، Hurier، ESA، Planck Collab.، HFI consotrium، IAS، CNES، univ. باريس سود، CNRS

تخبرنا دراسة عناقيد المجرات عن العديد من جوانب علم الكونيات ونشأة الكون، من طبيعة المادة المظلمة إلى انهيار الجاذبية الذي يسبب نشأة العديد من النجوم والمجرات. تم الكشف عن مجموعة مجرات غريبة من خلال دراسة البيانات من مهمة بلانك ولم يتم شرح خصائصها بشكل كامل. طلبنا من Hervé Dole، عالم الفيزياء الفلكية في IAS (CNRS / Université Paris-Saclay)، أن يخبرنا عن اكتشاف هذا المشروع الذي شارك فيه.

خلال القرن التاسع عشر، مع ولادة الفيزياء الفلكية وارتفاع حجم المقرابات والتلسكوبات الأخرى، وبالتالي في قوتها، اشتهر عالم لابلاس ونيوتن، أي النظام الشمسي بشكل أساسي، ووصل إلى النجوم. لم يكن ذلك ممكناً حتى عشرينيات القرن الماضي ولم يسبق أن غامر أحد باختراق الغلاف الجوي والتجوال في عالم السدم خارج المجرة مع تلسكوب إدوين هابل، وبالتالي تم قبول نظرية جزر الكون للفيلسوف إيمانويل كانط، المستوحاة من أفكار توماس رايت، مما جعل السديم من أندروميدا (M31 في كتالوج ميسييه) مجرة مثل درب التبانة. اليوم، توصلنا إلى تصور وجود أكوان متعددة حيث سينخفض كوننا المرئي نفسه إلى نفس رتبة مجرتنا بل وأصغر بكثير، وربما لن يكون أكبر من جسيم أولي مادون مجهري مقارنة بالكون الكلي المطلق اللانهائي. و تقترن هذه الخرائط المتتالية أيضًا بنشوء الكون المرئي والذين يسعون إلى شرح أصل هذه الأشياء. يتم الكشف عن العناصر الأولى ببراعة في معهد بوانكاريه ويمكن للمرء أيضًا التشاور مع معهد جيمس جينز حول موضوعهم. خلال القرن العشرين، أدركنا أنهم كانوا أصل وجودنا، لذلك نحن نبحث عن معرفة عميقة لا نهاية لها للعمليات التي أدت من الانفجار العظيم إلى الأحياء. يتعلق فصل من هذه المعرفة بولادة النجوم الأولى والمجرات الأولى، والتي ستجتمع معًا لتشكيل الهياكل الكبيرة التي نلاحظها في شكل خيوط تتشابك مع أنواع من الفراغات الكونية وتحتوي على عناقيد فائقة من المجرات. ما يسمى بالنموذج القياسي في علم الكونيات يوفر الأساس لكتابة هذا الفصل ويتم تغذيته من خلال الملاحظات والمحاكاة العددية التي تتضمن تفاعلات بين المادة المظلمة، التي لا تزال بعيدة عن الكواشف، والمادة الباريونية العادية المكونة من البروتونات والنيوترونات. من بين الأدوات المستخدمة لتطوير النموذج القياسي، لا شك في أن هناك اثنين من الأدوات التي كانت ولا تزال ذات أهمية خاصة، وهما تلسكوب هابل والقمر الصناعي بلانك اللذين أتاحا قياس ودراسة أقدم ضوء في العالم كما لم يحدث من قبل. الكون والإشعاع الأحفوري. إن دراسة طيف هذا الإشعاع واستقطابه تشبه إلى حد ما دراسة النجم، لأنها توفر نوعًا من بطاقة الهوية للكون المرئي من خلال إتاحة تقدير عمره وشكله وتكوينه و حتى تاريخه. في هذا الصدد، فإن إرث بلانك ما زال حياً وبصحة جيدة وقد أدى إلى ألغاز لا نزال نفتقر إلى حلول لها. يتعلق أحدهما بالتحديد الدقيق لثابت هابل-لوميتر فيما يتعلق بتسارع تمدد الكون. ولكن، هناك أيضًا فئة من مجموعات المجرات والآن مجموعات مجرات أولية بتشكيل نجمي محموم. على الرغم من أنها لا تتحدى النموذج الكوني القياسي، إلا أنه في هذه المرحلة على الأقل، لا يمكن تفسير مجرات الانفجار النجمي المكتشفة في المجموعة الأولية للمجرات المسماة PHz G237.01 + 42.50، أو G237 باختصار، في سياق المحاكاة العددية القائمة على هذا النموذج لحساب ولادة وتطور المجرات وعناقيد المجرات. كما أعلن عن، سعى العلماء لمعرفة المزيد من خلال مقابلة أحد العلماء الباحثين وراء هذا الاكتشاف، وهو الفرنسي هيرفيه دول المختص بقمر بلانكي Planckien Hervé Dole، وعالم الفيزياء الفلكية في IAS (CNRS / Université Paris-Saclay).، قبل إعطائه فرصة الحديث، تذكر أن هذه ليست المرة الأولى التي نكتشف فيها عناقيد أولية (يمكننا أن نذكر مثال SSA22) وحتى عناقيد مجرات فائقة. G237 ليس الأبعد المعروف أيضًا. تذكر أيضًا أنه لبعض الوقت، فوجئ علماء الكونيات باكتشاف مجرات كبيرة بالفعل بعد أقل من ملياري سنة من نهاية الانفجار العظيم، تشبه تلك التي لوحظت لاحقًا في تاريخ الكون، وأنه كان من الصعب فهم ولادتها مع المجرات الكبيرة. النماذج المتاحة لنا، بما في ذلك اندماج المجرات الصغيرة. لم يفاجأ الباحثون كثيرًا لأن النموذج الجديد لولادة المجرات ونموها هو نموذج يتضمن خيوط من المادة الباردة، كما أوضح عالم الكونيات الفرنسي رومان تيسييه. نحن نعلم أن Planck يمكنه اكتشاف مجموعات المجرات باستخدام تأثير Sunyaev-Zel'dovich الذي ينتج عن الاصطدامات بين إلكترونات البلازما شديدة الحرارة التي تغمر هذه المجموعات بالفوتونات من الإشعاع الأحفوري. أثناء الصدمات، تعطي الإلكترونات الطاقة لهذه الفوتونات وبالتالي تغير محليًا طيف الجسم الأسود لهذا الإشعاع على القبو السماوي. هل تم استخدام نفس الطريقة لاكتشاف المجموعات الأولية؟ يقول هيرفي دول: لا، لأن ما يثير اهتمامنا تحديدًا هو العناقيد البدائية، لذا ما حدث في بداية تاريخ الكون المرئي. يفترض أن تكون هذه الأجسام موقعًا لتشكيلًا مهمًا للنجوم ويجب أن تتيح دراستها فهمًا أفضل لما ينظمها في المجرات، حتى لما يقمعها. كما يجب أن يجعل من الممكن فهم ما كان يحدث في نوى المجرات النشطة، مثل الكوازارات، بشكل أفضل. ومع ذلك، في وقت مبكر من عام 2005، كان من الواضح أننا يمكن أن نكتشف مع بلانك الأشعة تحت الحمراء لغبار المجرات مع معدل عالٍ من تشكل النجوم والتي يجب أن تكون ساطعة جدًا لهذا السبب، في هذه المجموعات الأولية ذات الانزياح الطيفي العالي.، لذلك يُرى ذلك عندما كان عمر الكون المرئي بضعة مليارات من السنين فقط. لذلك تعهدنا سريعًا بالبحث عنها في بيانات بلانك، وبالتالي وجدنا ما يقرب من 2000 مرشح محتمل اعتبارًا من عام 2010 ونشرنا حول هذا الموضوع في 2015-2016. Futura-Sciences: لماذا قررت أيضًا استخدام هيرشل Herschel لنفس الغرض؟ هيرفي دول: ظلت التحولات الطيفية للأشعة تحت الحمراء لهؤلاء المرشحين قابلة للملاحظة في الأشعة تحت الحمراء في النطاق الطيفي الذي يمكن الوصول إليه مع هيرشل. لكن معه كان لدينا قرار أفضل بكثير من قرار بلانك. بدلاً من مجرد رؤية النقاط المضيئة لكل مجموعة بروتو محتملة، يمكننا الآن تمييز عشرات المجرات في كل مجموعة أولية. في الجزء السفلي من المنتصف، لاحظ بلانك السماء بأكملها عند 545 جيجاهرتز، مع تحديد النقاط المرشحة في النقاط الحمراء، ثم لاحظها هيرشل. في كل مكان، إذن لماذا شرعت في استخدام تلسكوب سوبارو والتلسكوب ذو العينين الكبيرتين أيضًا؟ Hervé Dole : مع Herschel، تم تقليل كتالوج المرشحين إلى حوالي 200 مجموعة أولية مفترضة وحصلنا على مؤشرات على أن هذه المجموعات الأولية كانت في حالات معينة تؤدي إلى الاندماج لإعطاء مجموعات أولية ذات حجم أكبر. ولكن ما زلنا لا نملك تحولات طيفية دقيقة، ولم نكن متأكدين مما إذا كانت بعض العناصر المرشحة مجرد أجسام أحدث بكثير، في مقدمة ملاحظات خلفية الإشعاع الأحفوري. اتضح أن أحد المرشحين المتبقين بعد ملاحظات هيرشل، PHz G237.01 + 42.50، المختصر G237، كان الوحيد الذي كان جزءًا من "حقل Cosmos"، وهي منطقة من القبو السماوي يبلغ حجمها حوالي عشرة أضعاف. من القمر الكامل، في كوكبة Sextans. تم تعيين هذا الحقل بواسطة العديد من الأدوات لعقود من الزمن، وبالتالي يمكننا بالفعل توضيح العديد من الأشياء المتعلقة ببيئة G237 على القبو السماوي: هل أقنعت نفسك أخيرًا أنك أمام مجموعة مجرية أولية؟ هيرفي دول: بالتأكيد، ويمكننا أيضًا أن نلاحظها في النطاق المرئي والأشعة فوق البنفسجية. يشير تحولها الطيفي إلى أننا نراها كما كان الكون بعد حوالي 3 مليارات سنة من الانفجار العظيم، عندما كان تكوين النجوم في ذروته، حتى أننا نتحدث عن "الظهيرة الكونية" لتمييز هذه الفترة.: هل فاجأك معدل تشكل النجوم؟ هيرفي دول: نعم، بالنسبة للمجموعة بأكملها، ونعلم أنها تحتوي على ما يزيد قليلاً عن ثلاثين مجرة، فهي أكبر بحوالي 10000 مرة مما في حالة مجرة درب التبانة، التي تشكل كتلة شمسية تحت شكل النجم كل عام. في الواقع، هذه هي خاصيةً بعض المجرات التي لها معدل مذهل، تلك الموجودة في مركز العنقود الأولي. لا يسعنا إلا أن نعتقد أنهم سوف يندمجون ليكونوا في أصل تلك التي تسمى باللغة الإنجليزية لألمع المجرات العنقودية، أو BCG، بشكل عام المجرات الإهليلجية. في الأساس، تُعرَّف BCG على أنها ألمع مجرة في العنقود، وبعضها هو الأكثر كتلة معروفة، حيث إنها قادرة على احتواء عشرات أضعاف كتلة مجرة درب التبانة. عندما نقارن معدل التكوين المرصود، والذي يكون على وجه الخصوص حوالي مائة كتلة شمسية لألمع المجرات وفي قلب G237، يكون أعلى من 3 إلى 10 مرات من ذلك الذي تنبأت به المحاكاة العددية على أساس النموذج القياسي في علم الكونيات.: هل يجب أن نشكك في النموذج القياسي مع المادة المظلمة والطاقة المظلمة؟ هيرفي دول: لا يوجد سبب للقيام بذلك في هذه المرحلة حتى لو كان من الضروري بالطبع مراجعة النماذج الرقمية لتشكيل النجوم في العناقيد الأولية. هذا ليس شيئًا جديدًا، فقد وجدت نماذج تشكيل النجوم نفسها عدة مرات معيبة بسبب الملاحظات الفلكية بالأشعة تحت الحمراء التي تظهر مناطق في درب التبانة أو المجرات الأخرى التي أنتجت عددًا أكبر من النجوم مما كان مخططًا له في الأصل، ولم يكن من الضروري إدخال فيزياء جديدة لفهم الأسباب.: هل يجب أن نحضر نموذج خيوط المادة الباردة؟ هيرفي دول: هذا يطرح مشاكل ولكن من الصعب القول على نحو حاسم. يتوافق G237 مع فترة أو تحديدًا يصعب فهم تطور هياكل الكون المرئي. ما هو مؤكد هو أن مثال G237، وهو مثال عن الكتلة الأولية الأكثر تميزًا، يجب أن يكون ممثلاً إلى حد ما للمجموعات الأولية الأخرى نظرًا لأنه أول ما ندرسه جيدًا وسيكون ذلك غريبًا جدًا. أنه شذوذ على وجه التحديد. لمعرفة اكثر اكتشف بلانك مجموعة أولية من تشكيل المجرات التي تتساءل عن المحاكاة الكونية. أكدت التلسكوبات على الأرض ملاحظات القمر الصناعي بلانك الذي اقترح وجود مجموعة أولية من المجرات. لكنهم كشفوا أيضًا أنه كان موقعًا لمعدل تكوّن نجم مذهل، أعلى بعشرة آلاف مرة من معدل تكوّن النجوم في مجرتنا درب التبانة، والذي لا يمكن فهمه بسهولة مع النماذج الحالية لعلم الكونيات، التي تصف نمو المجرات. تمت مناقشة أصل المجرات في إطار النماذج الكونية النسبية منذ ثلاثينيات القرن الماضي على الأقل والتاريخ حول هذا الموضوع غني جدًا ومثير للاهتمام حيث يمكن إقناع المرء من خلال قراءة العمل الشهير لجائزة نوبل في الفيزياء جيمس بيبلز: هيكل الكون واسع النطاق. في الأساس، نحن نشمل تقلبات الكثافة الأولية في المادة التي ولدت خلال الانفجار العظيم، وكما هو الحال دائمًا، كان جورج لوميتر أول من فهم الاتجاهات التي يجب أن يتطور فيها علم الكونيات النسبي، متوقعًا العديد من النتائج الحديثة. المناطق الأكثر كثافة غير مستقرة وسوف تنهار بفعل الجاذبية. في البداية، توصف هذه الظاهرة بمعادلات بسيطة ويبقى المرء متحيراً، فيما يسمى التقريب الخطي، بالقرب من فيزياء نيوتن. في حين أن هذه المعادلات يسهل حلها تحليليًا، إلا أن هناك وقتًا تصبح فيه الكثافات لانهائية والانهيار كبيرًا لدرجة أنه يجب حل المعادلات غير الخطية، كما هو الحال في حالة تدفقات السوائل للطائرات عالية السرعة وهذا يتطلب حسابات رقمية على الكمبيوتر (انظر على سبيل المثال حول هذا الموضوع مقدمة في علم الكونيات بواسطة جايانت نارليكار). مقتطف من منصة السينما على شبكة الإنترنت "Du Big Bang au Vivant" التي تغطي أحدث الاكتشافات في مجال الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات (2010). © جان بيير لومينيت بلانك وأصل المجرات. ترافقت التقلبات في الكثافة مع تقلبات في درجات الحرارة وتركت بصمة في الإشعاع الأحفوري الشهير الذي تمت دراسته ورسم خرائطه بشكل مذهل من قبل قمر بلانك وفريق علماء الفيزياء الفلكية "البلانكين" الذين شاركوا في هذه المغامرة العظيمة للنووسفير بحثا عن أصولها. كان المتابعون على دراية جيدة بأحد هؤلاء الباحثين، الذي توفي للأسف بشكل مأساوي، سيسيل رينو. تحدث إلينا عضو آخر من البلانكيين، وهو لورانس بيروتو، بإسهاب عن الإشعاع الأحفوري. أكد بلانك ما كان معروفًا بالفعل منذ عقود، وهو أن تقلبات الكثافة في المادة المعروفة، المستخلصة من دراسة الإشعاع الأحفوري، كانت صغيرة جدًا بالنسبة للمجرات وعناقيد المجرات لتدريبها بالفعل. لحل التناقض، يمكننا افتراض وجود مكون للمادة المظلمة أكبر من المادة المعروفة والتي لا تصدر ضوءًا، تترك أثرًا غير مباشر أكثر دقة في الإشعاع الأحفوري. الآثار التي رأيناها بالفعل تشكل دليلاً مقنعًا للغاية على وجود المادة المظلمة حتى لو كانت نظرية موندMond قد حددت مؤخرًا نقطة متطورة حول هذا الموضوع. النموذج الكوني القياسي، أحد رواده بالتحديد جيمس بيبلز، يتضمن بالتالي مكونًا لما يسمى بالمادة المظلمة الباردة، لأن جسيماتها ستتحرك بسرعات منخفضة أمام الضوء تمامًا مثل تلك الموجودة في الغاز البارد ( تزيد درجة الحرارة من التحريض الحراري والسرعات في الغاز). يمكن أن تنهار هذه المادة الغريبة بسرعة أكبر بكثير آخذة معها المادة العادية، والتي ستشكل النجوم أولاً ثم المجرات وعناقيد المجرات التي تتجمع معًا مما يعطي هياكل كبيرة وفقًا للنموذج الكوني القياسي للمادة المظلمة، ولكن أيضًا مع مكون غريب إضافي يجب أن نحدده. تحت مصطلح الطاقة المظلمة ولكنها تترجم بدقة أكبر في شكل ثابت كوني. تم تلخيص كل هذا بشكل ممتاز وموضح في أحد أشرطة الفيديو والذي يجب على القارئ مشاهدته للوصول إلى بقية هذه المعلومةز

في أحسن الأحوال لحوالي 13.8 مليار سنة، لم يتوقف الكون عن التطور أبدًا. على عكس ما تخبرنا به أعيننا عندما نتأمل السماء، فإن ما يتكون منها بعيد كل البعد عن السكون. يمتلك الفيزيائيون ملاحظات في عصور مختلفة من الكون ويقومون بعمليات محاكاة يعيدون فيها إعادة تشكيل الكون وتطوره. يبدو أن المادة المظلمة لعبت دورًا كبيرًا منذ بداية الكون حتى تشكل الهياكل الكبيرة التي نراها اليوم. تشكيل محموم من النجوم الجديدة اليوم، كما هو موضح في بيان صحفي من Cnrs وكالة الفضاء الأوروبية، يشرح فريق دولي من علماء الفيزياء الفلكية يضم باحثين من جامعة باريس ساكلاي، وجامعة تولوز الثالثة - بول ساباتير، وجامعة إيكس مرسيليا، وجامعة كلود برنارد دي ليون، بعد الانغماس في الماضي البعيد للكون المرئي والتأكد من أحد تنبؤات النموذج الكوني القياسي: تأكد وجود مجموعات أولية من المجرات في مرحلة التكوين. يمكننا أن نقتنع بهذا من خلال منشورين في مجلتي MNRAS و A&A ولكن يمكن العثور عليهما مجانًا في خادم arXiv إن وجود هذه العناقيد البدائية، التي تشكلت بالتالي من مجرات صغيرة جدًا في عملية التلاقي معًا تحت تأثير الجاذبية، تم التنبؤ به بالفعل على وجه الخصوص من خلال المحاكاة العددية، لكننا اعتقدنا أنه من المحتمل أن نرى بالفعل حوالي 2000 في ملاحظات الإشعاع الأحفوري. وفق تحليل بلانك في أوائل عام 2010. وقد لوحظت هذه المجموعات الأولية المحتملة بالطبع عندما كان عمر الكون بالفعل بضعة بلايين من السنين. حاول علماء الفيزياء الفلكية بالفعل تأكيد وجود هذه المجموعات الأولية باستخدام بيانات من مهمة أخرى مشهورة لوكالة الفضاء الأوروبية، وهي مهمة القمر الصناعي هيرشل. أخيرًا، من خلال الجمع أيضًا بين الملاحظات من العديد من التلسكوبات الأرضية الأخرى، مثل سوبارو اليابانية في هاواي ومرصد التلسكوب الأمريكي ذو العينين الكبيرتين، الواقع على ارتفاع 3267 مترًا فوق مستوى سطح البحر في جبل جراهام، أريزونا، يمكن لعلماء الفيزياء الفلكية الآن الإعلان عن وجود البروتو. - العنقود المجري يسمى PHz G237.01 + 42.50 أو G237 للاختصار. إنه لأمر مدهش لأنه يحتوي على عدد قليل من المجرات التي تشكل نجومًا بمعدل أعلى بكثير من مجرة درب التبانة حاليًا (مع تحويل كتلة شمسية واحدة تقريبًا إلى نجم كل عام). من بين الباحثين في أصل هذا الاكتشاف، الذي يتعلق بنجم شوهد بعد حوالي 3 مليارات سنة من الانفجار العظيم،: "اكتشف Planck هذه المجموعات الأولية المرشحة من الفضاء منذ حوالي عقد من الزمان. استغرق تأكيدها ودراستها وقتًا، والعديد من الملاحظات باستخدام التلسكوبات الأخرى، والعمل الجاد من جانب الباحثين والطلاب. إنه إنجاز عظيم أن نرى أخيرًا إحدى هذه المجموعات الأولية التي تمت دراستها بالتفصيل، ولكن تظل العديد من الأسئلة مفتوحة لأنها تشكك في نماذج تكوينها وفي جزء من فهمنا لتشكيل النجوم في الهالات. معظم المادة المظلمة الضخمة في الكون البعيد. إن مهمة الفضاء الأوروبية لإقليدس، والتي ينبغي إطلاقها في عام 2023، يجب أن تجعل من الممكن تحديد هياكل أخرى من هذا النوع، مما يجعل من الممكن تحديد قوانين أكثر عمومية من تلك التي تستند إلى حالات فردية. فأين أطروحة الخلق الرباني المباشر واللحظوي التي حدثتنا عنها النصوص الدينية من هذا الشرح العلمي لعملية الخلق و التكوين الكوني؟

نموذج نظري جديد للكون المرئي:

يبلغ عمر الكون 13.8 مليار سنة. أدرك أنه من الصعب تخيل مثل هذه القصة الطويلة. هل ترغب في قراءة ملخص كل هذا في موضوع واحد؟ تاريخ موجز للكون والحياة على الأرض في بضعة سطور؟

للبدء، علينا أن نعود إلى الانفجار العظيم، وهو مفهوم تم تقديمه في عام 1927 من قبل الراهب البلجيكي جورج لوميتر، الذي اقترح أن الكون يتوسع، وبالتالي لا بد أنه كان أصغر في الماضي.

في عام 1929، لاحظ إدوين هابل المجرات في جبل ويلسون في كاليفورنيا. إنه يدرك أن المجرات، هذه "الجزر الكونية" التي تحتوي على بلايين النجوم، تبتعد عنا. وكلما ابتعدوا، ابتعدوا بشكل أسرع. إذن فالكون يتوسع بالفعل! وإذا كان الكون يتوسع، فيمكننا إرجاع الفيلم إلى الوراء، ونصل في وقت ما، حوالي 13.8 مليار سنة، عندما كان الجو حارًا جدًا (مليارات مليارات المليارات من الدرجات)، وكان كثيفًا جدًا (الكون بأكمله تقريبًا) في مساحة صغيرة بلا حدود).

بعد 379000 عام، أدى توسع الكون إلى تبريده قليلاً. و "لم تعد"درجة الحرارة ~ 3000 درجة. ستكون الذرات الأولى قادرة على التكوين، بشكل أساسي غازي الهيدروجين والهيليوم.

في الواقع، قبل هذه الـ 379000 سنة، كان الجو حارًا جدًا بحيث تتحد الإلكترونات ونواة الذرات لتكوين الذرات. إذن لدينا سحابة من الإلكترونات تعمل كسحابة من الماء عندما يكون هناك ضباب.. لا يمكن للضوء الهروب! إذن، 379000 بعد الانفجار العظيم، أصبح الجو بارد بدرجة كافية (حسنًا، لا يزال 5000 درجة) لتتشبث الإلكترونات بالنوى لتكوين الذرات. إنه إعادة التركيب! لذلك لم يعد يُمتص الضوء! وكان هناك ضوء! هذا الضوء المنبعث منذ أكثر من 13 مليار سنة قد برد نحو 3 درجات كلفن، ويجب أن يكون موجودًا في جميع اتجاهات الكون: إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف. الآن يمكننا تصويرها، خاصة مع القمر الصناعي بلانك.

ثم يمر الكون بعصر مظلم. بين 379000 سنة بعد الانفجار العظيم وحوالي 100 مليون سنة بعده، لا توجد نجوم ولا مجرات. هذه هي المنطقة المقفرة.

تحت تأثير الجاذبية، تتشكل النجوم والمجرات الأولى. المجرات صغيرة لكنها تنمو بالتعرف على مجرات صغيرة أخرى يسمح لنا تلسكوب جيمس ويب الفضائي حاليًا بفهم هذه المرحلة بشكل أفضل:

كشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي للتو عن صورة المجرة الأبعد التي تم رصدها على الإطلاق: نراها كما كانت منذ أكثر من 13.4 مليار سنة. كيف يكون هذا الكشف ممكنا؟ ماذا نتعلم عن الكون؟ خيط

راهن على هذه المجرات، منذ أكثر من 10 مليارات سنة، تشكلت مجرة درب التبانة: مجرتنا. التي نمت بابتلاع الآخرين ولديها اليوم أكثر من 200 مليار نجم.

النجوم الأولى التي تموت هي الأكبر. ينتهي بهم الأمر في سوبرنوفا. انفجارات ضخمة. عاش البعض فقط بضعة ملايين من السنين. يخلقون ذرات جديدة، والتي يرمونها مرة أخرى في الفضاء.

تموت النجوم الأقل كتلة بعد بضعة مليارات من السنين، ولا تزال تضيف ذرات جديدة في الوسط بين النجوم: الوسط النجمي. موت هذه النجوم مذهل.

ثم يحتوي الغاز في المجرة على جميع الذرات اللازمة للحياة. إما أنهم أتوا من بعد الانفجار العظيم أو من أجيال من النجوم الميتة من قبل. في مناطق مثل هذه، ستتشكل النجوم.

بعد حوالي 4.5 مليار سنة تشكل نجم: الشمس. حولها قرص غاز وغبار. في هذا القرص سوف تتكون 8 كواكب، بما في ذلك الأرض.

إذا كنت تريد معرفة سبب تشكل القرص:

كثيرًا ما يُسأل عن سبب امتلاء الكون بأشياء على شكل أقراص، مثل مجرة أندروميدا هنا، حيث النجم الشاب إم لوبي. يخبرك أن تعرف السبب بدرس بسيط في الفيزياء. منذ ما يقرب من 4 مليارات سنة، ظهرت الحياة على هذا الكوكب.

منذ أقل من 600 مليون سنة، انفجرت الحياة متعددة الخلايا. هذا هو الانفجار الكمبري. تصبح الحياة متنوعة ومنظمة للغاية.

قبل 65 مليون سنة، سقط نيزك في المكسيك. هل تصرفت الديناصورات بعد ذلك مثل البشر المجهدين؟

منذ 7 ملايين سنة، ظهر أسلاف خط "الرجال" الأوائل. نشأ الإنسان المنتصب في إفريقيا، ومنذ ذلك الحين، بعد هجرات عديدة، سكن البشر الكوكب.

لذلك تشكل الكون منذ حوالي 14 مليار سنة. ظهرت الحياة على الأرض بعد العديد من الأحداث على نطاقات مكانية وزمنية هائلة. هذا البعد الزمني يصعب فهمه.

نحن نتيجة رحلة كونية استمرت 14 مليار سنة. تأتي الذرات فينا من الانفجار العظيم قبل 13.8 مليار سنة، أو من النجوم الميتة قبل ولادة الشمس قبل 4.5 مليار سنة. لنبقى مع خاتمة مألوفة!

يمكنني تخيل علاقة الانفجار الكبير والثقب الأسود! لماذا لا يتم إنشاء ثقب أسود على جانب واحد في الكون أ والذي من شأنه أن يولد انفجارًا كبيرًا على الجانب الآخر في الكون ب.

حتى تكون ليلتي مثالية: عندما ننظر "بعيدًا" في الكون (منذ وقت طويل جدًا)، كيف يمكننا أن نعرف أننا ننظر في اتجاه الانفجار العظيم، وليس في الاتجاه المحيطي؟

اسمحوا لي أن أشرح: في الاتجاه المحيطي، يستغرق ضوء المجرات سنوات ضوئية للوصول إلينا. ومع ذلك، فهم بعيدون عن الانفجار العظيم مثلنا (هم في نفس العمر في الزمن T)؟

نحن ننظر في اتجاه الماضي. ما نراه على بعد 10 مليارات سنة ضوئية لم يعد موجودًا منذ فترة طويلة. لا يمكننا رؤية الطرف الآخر للكون في شكله الحالي. لكن هذا ما يسمح لنا برؤيته في جميع أوقات وجوده.

وفي هذه الحالة، هل من الممكن تخيل أن ما ندركه من الشمس لم يعد موجودًا اليوم؟ على افتراض أنه في الوقت الحالي انفجرت الشمس وأن العواقب على الأرض لن تظهر إلا في x مليون سنة؟

كلما نظرنا أبعد، كلما نظرنا أبعد إلى الماضي، كانت الشمس قريبة، فهي تقع على بعد 8 دقائق ضوئية منا. نراه كما كانت قبل 8 دقائق. إنها مجرد ثانية للقمر. يبلغ الحد الأقصى لمجرتنا 50000 عام.

هناك خطأ ما في الانفجار العظيم.. لماذا لا يمكننا العودة قبل الانفجار الأولي للانفجار العظيم؟ هل هناك دائما ما قبل.. أو لا يوجد قبل ولا بعد؟.. من تسبب في الانفجار الأولي للانفجار العظيم؟ تأتي المادة من مكان ما لمرة واحدة شاهدت مقطع فيديو مثيرًا للاهتمام أعطى كمثال كرة مدفعية، من خلال رؤية مكان هبوطها، يمكننا حساب من أين تم إطلاقها ولكن ليس بالضرورة بواسطة الرمح. لذلك يمكننا تفسير توسع الكون، وليس خلقه. إنه أمر لا يصدق على أي حال! ولكن بعد أن يكون الانفجار العظيم مجرد نظرية، فإنه ليس متأكدًا بنسبة 100٪، ثم كيف نفسر أنه لا يوجد شيء يمكن أن يخلق شيئًا ما، كيف يمكن للانفجار العظيم أن يكون قد خلق بدون أي شيء من قبل؟ ثم هل ما زالت مادته الأولية موجودة بعد الكون؟ في الأكوان الأخرى؟ في الكون المتعدد الخ.. في الواقع، هذا "العدم" ليس "لاشيء" ولم يحدث أبدًا لأن الفراغ يمكن أن يتكون من طاقة، وجسيمات غير معروفة للإنسان، وردود فعل قوية وتفاعلات، إلخ، والتي خلقت بدقة تفاعل "متفجر" يسمى بيغ بانغ أو الانفجار العظيم. ولكن ماذا حدث قبل الانفجار العظيم؟ إن خلق الكون المتوسع حقيقة، فهل انهياره ممكن؟ قال جان بول 2 لستيفن هوكينغ: " لنترك بعد الانفجار العظيم لك، وليكن ماقبله لنا." كيف يمكن للعلم استعادة السيطرة؟ كيف تفسر النجم Methuselah HD 140283. نجم أقدم من الكون ويبعد 190 سنة ضوئية من الأرض. بعيدًا عن كونك على حافة الكون.

يعد جيمس ويبJWST أكبر تلسكوب تم إطلاقه في الفضاء على الإطلاق. تبلغ مرآته 6.5 مترًا تقريبًا، مقارنةً على سبيل المثال بـ 2.4 متر لتلسكوب هابل. المنصة التي يوضع عليها التلسكوب هي بحجم ملعب تنس! يقول العلماء مازحين أطلقنا ملعب تنس في الفضاء!

يرى الكثير من الناس أن تلسكوب JWST هو خليفة لتلسكوب هابل، لكن تلسكوب JWST مختلف تمامًا. ترى عيوننا من اللون الأرجواني إلى الأحمر. يرى هابل بشكل رئيسي في المرئي (الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء القريبة أيضًا). JWST هو تلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء.

وهذه هي الثورة: لدينا الآن تلسكوب ضخم يعمل بالأشعة تحت الحمراء في الفضاء! لماذا الحجم مهم؟ لسببين!

أولاً، يشبه التلسكوب دلوًا خفيفًا. كلما كان حجمه أكبر، زاد الضوء الذي يمكن أن يستقبله ويلاحظ الأشياء الباهتة (بعيدة أو باهتة بطبيعتها)

ثانيًا، كلما كان التلسكوب أكبر، زادت الدقة النظرية: يمكنه مراقبة التفاصيل الدقيقة. نرى هنا صورًا تم الحصول عليها بواسطة تلسكوبات كبيرة بشكل متزايد: نرى المزيد من التفاصيل والأشياء الخافتة! ويرى JWST تمزيق الأجسام السماوية. لكن ستقول لي، لدينا تلسكوبات يبلغ ارتفاعها 10 أمتار تقريبًا على الأرض، ونقوم ببناء 40 مترًا منها.. لماذا نذهب إلى الفضاء؟؟

لأن الجو يزعجنا كثيرا. بادئ ذي بدء، لا يسمح لجميع "الألوان" بالمرور. الذهاب إلى الفضاء يجعل من الممكن مراقبة الطيف بأكمله وبالتالي جميع الظواهر الفيزيائية. على الأرض يمكننا أن نلاحظ فقط في "نوافذ الغلاف الجوي"، لقد رأيت بالتأكيد صورًا في الأشعة تحت الحمراء (الحرارية) حيث نرى كائنات حية في الليل. الأجسام في درجة حرارة الغرفة تنبعث من الأشعة تحت الحمراء. لذلك نحن ايضا.. والجو. جو الأشعة تحت الحمراء شديد السطوع! تشبه المراقبة بالأشعة تحت الحمراء (الحرارية) من الأرض محاولة مراقبة شيء ما خلف هالة ضوئية ساطعة. تكون جميع الأجسام الموجودة في السماء تقريبًا أقل سطوعًا من السماء. لذلك من الصعب ملاحظتها من الأرض.. نحن عميان. أخيرًا، يجعل الغلاف الجوي الصور غائمة، بسبب الاضطرابات، لذلك من الصعب الحصول على صور واضحة، كما لو كان شخص ما في حمام السباحة، يكون الجو ضبابيًا! JWST هو تلسكوب فضائي عملاق في الفضاء. لذلك فإنه يجعل من الممكن عمل صور حادة ودقيقة، ومراقبة جميع الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء، ومراقبة الأجسام الباهتة! تشكلت النجوم والمجرات الأولى منذ حوالي 13 مليار سنة: انبعثت من الأشعة فوق البنفسجية (كانت ساخنة). ينقل توسع الكون الضوء نحو اللون الأحمر. الضوء الذي نستقبله اليوم هو الأشعة تحت الحمراء. وبالتالي، فإن النجوم والمجرات الأولى ضعيفة (لأنها بعيدة)، وتنبعث من الأشعة تحت الحمراء: لذا فإن JWST هو أفضل أداة لرؤيتها!

وهذا ما تم الكشف عنه اليوم: أبعد مجرة تم رصدها على الإطلاق. نحن نراها كما كانت بعد 350 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم، منذ 13.5 مليار سنة !!! يُنظر إلى هذا على أنه حدث بعد 450 مليون سنة من الانفجار العظيم. تبدو المجرات أكثر إشراقًا من المتوقع. هناك احتمالان: - إما أنها تستضيف نجومًا منخفضة الكتلة أكثر مما كان متوقعًا - أو أنها تستضيف نجومًا مشرقة للغاية، هل تشكلت النجوم في وقت أبكر مما كان متوقعًا؟ هذه الملاحظات توحي بذلك! بالإضافة إلى ذلك، تسمح لنا برؤية شكل هذه المجرات، وفهم كيفية تشكل المجرات بشكل أفضل، بعد الانفجار العظيم مباشرة.

ما يلي؟ راقب أجزاء أخرى من الكون بحثًا عن مجرات بعيدة، وخذ الأطياف لتحديد عمرها وتكوين النجوم التي تتكون منها. قد نعلم أننا قد لاحظنا النجوم الأولى للكون.

كثيرًا ما يُسأل عن سبب امتلاء الكون بأشياء على شكل قرص، مثل مجرة أندروميدا هنا، حيث النجم الشاب إم لوبي. هل ترغب في معرفة السبب بدرس بسيط في الفيزياء؟

هذه الهياكل لديها الكثير من القواسم المشتركة. تتشكل بعد انهيار الجاذبية: تنهار سحابة كروية من الغاز إلى حد ما تحت وزنها. بالنسبة للنجوم، يحدث هذا في أماكن مثل هذه، في الفيزياء، لدينا كميات محفوظة، على سبيل المثال الزخم الذي، ببساطة، هو نتاج الكتلة والسرعة. إذا اصطدمت الكرات، كما هو الحال هنا، فإنها تنقل هذا الزخم إلى بعضها البعض. حسنًا، هناك شيء آخر يتم الحفاظ عليه، وهو الزخم الزاوي. نظرًا لأن المتزلجين يدورون بشكل أسرع عندما يقربون أذرعهم من أجسادهم، فإن الكرة الدوارة التي تتقلص ستدور بشكل أسرع. إذا كان لديك كرسي دوار، فيمكنك التحقق منه عن طريق حمل أشياء ثقيلة. لذلك، فإن الجسم الكبير الذي يدور، حتى ببطء شديد، سينتهي به الأمر بالدوران بسرعة أثناء الانقباض. والتفاعلات في الكون يمكن أن تسبب هذا الدوران الضعيف. عندئذ تخلق الجاذبية الانكماش لكنها لا تشكل قرصًا، بل مجرد كرة تدور بشكل أسرع! هذا هو المكان الذي تلعب فيه قوة الطرد المركزي. لا تفعل ذلك، ولكن تخيل أنك تقود سيارة وتدور بسرعة أو أن تكون على باب دوار: قوة تدفعك للخارج. ستعمل قوة الطرد المركزي هذه على الكرة في حالة انكماش. ستنهار الكرة على جميع المحاور باستثناء خط الاستواء. ثم لدينا قرص. وانه جميل!

نموذج الكون الثنائي و"تموج في النسيج الجاذبية" اقترح في دراسة جديدة علم الفلك أريان ماري 20 نوفمبر 2022 من خلال وضع ورقة غرافين منحنية على ورقة منحنية أخرى، يتم إنشاء نمط جديد يغير الطريقة التي تنتقل بها الكهرباء عبر الألواح. باستخدام نموذج جديد، يمكن أن تظهر فيزياء مماثلة إذا كان عالمان متجاوران قادرين على التفاعل.

لاحظ الباحثون في جامعة ميريلاند أن سلوك الكهرباء عندما تتفاعل صفحتان من الجرافين يمكن تفسيره على أنه فيزياء الأكوان ثنائية الأبعاد حيث تقفز الإلكترونات أحيانًا بين الأكوان. استخدموا التدفقات الهيدروديناميكية في مواد مختلفة لمحاكاة الظواهر الفيزيائية الفلكية.

كانت فرضيتهم أن ظاهرة مماثلة قد تنتج عن أنماط تموج في النسيج في مجالات أخرى إذا قاموا بتعميم الرياضيات على أكوان من أي عدد من الأبعاد، بما في ذلك كوننا رباعي الأبعاد. نتيجة لهذا البحث، اضطر العلماء لمواجهة واحدة من المشاكل الكونية الرئيسية.

يقول بارهيزكار: "لقد ناقشنا إمكانية مراقبة فيزياء التموج عندما يندمج عالمان حقيقيان في عالم واحد". "ما الذي تريد البحث عنه عندما تسأل هذا السؤال؟ أولاً، تحتاج إلى معرفة مقياس الطول لكل كون.

يتم وصف مستوى الدقة المرتبط بأي شيء تفحصه بمقياس الطول - أو مقياس القيم المادية بشكل عام. لا يهم إذا كنت تقيس ذرة أو ملعب كرة قدم، لأنهما بمقاييس مختلفة جدًا. إذا كنت تقيس ذرة، فسيكون جزء من عشرة مليارات من المتر مهمًا، لكن هذا غير ذي صلة إذا كنت تقيس ملعب كرة قدم. يتم وضع الحدود الأساسية على أصغر وأكبر مقاييس معادلاتنا بواسطة نظريات الفيزياء.

اكتشف جاذبية Moire Gravityوفقًا لميكانيكا الكم، فإن طول بلانك هو أصغر طول تحدده نظرية الكم. كان Galitski و Parhizkar مهتمين بهذا الحجم من الكون.

وهذا يرتبط ارتباطًا مباشرًا بثابت، يسمى الثابت الكوني، وهو جزء من معادلات النسبية العامة لأينشتاين. يؤثر الثابت على ما إذا كان الكون يميل إلى الانكماش أو التمدد بعيدًا عن تأثيرات الجاذبية في المعادلات.

لذلك، فهي خاصية أساسية لكوننا. نتيجة لذلك، لتحديد قيمته، يحتاج العلماء فقط إلى دراسة الكون وقياس التفاصيل المختلفة، مثل مدى سرعة تحرك المجرات بعيدًا. ثم يعوضون بهذه القياسات في المعادلات ويكتشفون ما يجب أن يكون عليه الثابت.

بسبب التأثيرات النسبية والكمية الموجودة في كوننا، فإن هذا الحل البسيط يواجه مشكلة. حتى على المستوى الكوني، يجب أن تؤثر تأثيرات التذبذب الكمومي في الفراغ الشاسع على السلوك. يطرح الجمع بين فهم أينشتاين النسبي للكون ونظريات الفراغ الكمومي مشاكل للعلماء.

على سبيل المثال، عندما يحاول الباحثون تقدير الثابت الكوني من الملاحظات، تكون القيمة المحسوبة أقل بكثير مما كانوا يتوقعون من جوانب أخرى من النظرية.

أيضًا، تزداد القيمة بشكل كبير إذا ركزت على قيمة ثابتة بدلاً من التقديرات التقريبية المفصلة. يستمر هذا التحدي، المعروف باسم كارثة الفراغ أو مشكلة الثابت الكوني.

يقول بارهيزكار: "هذا هو التناقض الأكبر - إلى حد بعيد - الأكبر - بين القياس وما يمكننا التنبؤ به من الناحية النظرية". "هذا يعني أن هناك خطأ ما."

يمكن أن ينتج عن نمط تموج في النسيج اختلافات كبيرة في المقاييس، لذلك بدا من المنطقي استخدام تأثيرات تموج في النسيج لتأطير القضية.

من أجل نمذجة تطور الكون بمرور الوقت، جمع جاليتسكي وبارهيزكار نسختين من نظرية أينشتاين (وسمياها جاذبية تموج في النسيج) وأضافا مصطلحات إضافية للسماح للنسختين بالتفاعل. بدلاً من مقاييس الطاقة والطول في الجرافين، نظرت هذه الدراسة في الثوابت والأطوال الكونية عبر الأكوان.

***

د. جواد بشارة