باستخدام ملاحظات 3000 كوازار اكتشفها مسح سلون الرقمي للسماء (SDSS) ، أجرى العلماء القياس الأكثر دقة حتى الآن للتجمع الكوني لغاز الهيدروجين المنتشر. هذه النجوم الزائفة - 100 مرة أكثر من تلك التي تم استخدامها في مثل هذه التحليلات في الماضي - تقع على مسافات تتراوح بين ثمانية وعشرة مليارات سنة ضوئية ، مما يجعلها من بين الأشياء البعيدة المعروفة.
تمتص خيوط الغاز بين الكوازارات والأرض الضوء في أطياف الكوازار ، مما يسمح للباحثين برسم توزيع الغاز وقياس مدى تكتل الغاز على مقاييس مليون سنة ضوئية. إن درجة تجمع هذا الغاز ، بدوره ، يمكن أن تجيب على أسئلة أساسية مثل ما إذا كانت النيوتريونات لديها كتلة وما هي طبيعة الطاقة المظلمة ، التي يفترض أنها تقود التوسع المتسارع للكون.
وأوضح أوروس سيلجاك من جامعة برينستون ، أحد الباحثين في SDSS: "لقد درس العلماء منذ فترة طويلة تجمُّع المجرات للتعرُّف على علم الكونيات". ومع ذلك ، فإن فيزياء تكوين المجرات وتكتلها معقدة للغاية. على وجه الخصوص ، لأن معظم كتلة الكون تتكون من مادة مظلمة ، ينشأ عدم اليقين من عدم فهمنا للعلاقة بين توزيع المجرات (التي نراها) والمادة المظلمة (التي لا يمكننا رؤيتها لكن النماذج الكونية تتنبأ). " يُعتقد أن خيوط الغاز التي تظهر في أطياف الكوازار يتم توزيعها تمامًا مثل المادة المظلمة ، مما يزيل مصدر عدم اليقين هذا.
قال ديفيد واينبرغ من جامعة ولاية أوهايو: "لقد عرفنا لعدة سنوات أن أطياف الكوازار هي أداة فريدة لدراسة توزيع المادة المظلمة في الكون المبكر ، ولكن كمية ونوعية بيانات SDSS جعلت هذه الرؤية حقيقة". ، عضو فريق SDSS. "إنه لأمر مدهش أن نتمكن من معرفة الكثير عن هيكل الكون قبل 10 مليار سنة."
قام Seljak ومعاونوه في SDSS بدمج تحليل أطياف الكوازار مع قياسات تجمُّع المجرات ، والعدسات الثقالية ، والتموجات في الخلفية الميكروية الكونية التي لاحظها مسبار ويلكنسون للميكروويف المتغاير (WMAP) التابع لناسا. وهذا يعطي أفضل تصميم حتى الآن لتجميع المادة في الكون من مقاييس مليون سنة ضوئية إلى مليارات السنين الضوئية. تسمح هذه النظرة الشاملة بمقارنة تفصيلية مع النماذج النظرية لتاريخ الكون ومكوناته.
هذا هو الاختبار الأكثر صرامة حتى الآن لتوقعات النموذج الكوني للتضخم. وأضاف سلجاك: "يمر التضخم بألوان متطايرة".
تنص النظرية التضخمية على أنه بعد الانفجار العظيم ، خضع الكون لفترة من التسارع السريع للغاية ، حيث تم تحويل التقلبات الصغيرة إلى تجاعيد بحجم فلكي في الزمكان ، يمكن ملاحظتها في نهاية المطاف في تكتل الأجسام الفلكية. تتنبأ نظرية التضخم باعتماد محدد للغاية لدرجة التكتل مع الحجم ، وهو ما يدعمه التحليل الحالي بقوة. السيناريوهات الأخرى ، مثل نظرية الكون الدوري ، تقدم تنبؤات متشابهة للغاية وتتفق أيضًا مع أحدث النتائج.
وقد ألمحت التحليلات المبكرة التي أجراها فريق WMAP وآخرون إلى انحرافات التكتلات الكونية عن التنبؤ بالتضخم. إذا كان ذلك صحيحًا ، فقد تطلب ذلك مراجعة رئيسية للنموذج الحالي لأصل البنية في الكون.
قال باتريك ماكدونالد من جامعة برينستون وأحد مؤلفي النتائج: "البيانات الجديدة والتحليل المقابل يحسنان بشكل كبير دقة المراقبة لهذا الاختبار". "إن النتائج الجديدة تتفق تماما مع التضخم".
اتفق أدريان بوب من جامعة جونز هوبكنز ، الذي قاد تحليلًا سابقًا لتجمع مجرات SDSS ، على أن "تجميع المادة هو اختبار دقيق وقوي للنماذج الكونية ، والتحليل الحالي متسق مع دراساتنا السابقة ويوسعها". .
يوفر التحليل الجديد أيضًا أفضل المعلومات حول كتلة النيوترينو. أظهرت التجارب البرية - التي أسفرت عن جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2002 - بشكل قاطع أن للنيوترينات كتلة ، لكن هذه التجارب يمكن أن تقيس فقط الاختلاف في الكتلة بين الأنواع الثلاثة المختلفة من النيوترينو المعروفة. سيؤثر وجود النيوترينوات على التكتل الكوني على مقاييس مليون سنة ضوئية ، بالضبط المقاييس التي تم اختبارها باستخدام أطياف الكوازار.
يشير التحليل الجديد إلى أن كتلة النيوترينو الأخف وزنًا يجب أن تكون أقل من ضعف فرق الكتلة المقاس سابقًا. كما تقضي القياسات الجديدة على إمكانية وجود عائلة نيوترينو ضخمة إضافية اقترحتها بعض التجارب الأرضية.
قال لام هوي من مختبر فيرمي الوطني للمسرعات التابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، والذي يقوم بتحليل مستقل لهذه الكونيات ، إن علم الكونيات ، علم كبير الحجم ، قادر على إخبارنا عن خصائص الجسيمات الأساسية ، مثل النيوترينوات. البيانات ، مع سكوت بورليس من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وغيرها.
يوفر التحليل الجديد أيضًا المزيد من الدعم لوجود الطاقة المظلمة ، ويشير إلى أن الطاقة المظلمة لم تتغير في الوقت المناسب. يوفر هذا التحليل أفضل حدود لتطور الوقت حتى الآن.
قال أليكسي ماكاروف من جامعة برينستون ، الذي أخذ أيضًا: "لم يظهر أي دليل على تغير الطاقة المظلمة بمرور الوقت حتى الآن ، وإمكانية تمزق الكون بسبب تمزق كبير في المستقبل بشكل كبير بسبب هذه النتائج الجديدة". شارك في هذا البحث.
المصدر الأصلي: بيان صحفي SDSS
