قد يتم قريباً قلب افتراض عمره 100 عام حول الكون

ربما تكون الافتراضات التي وضعها الفيزيائيون حول الكون لأكثر من قرن من الزمان على وشك أن تنقلب. وتظهر الأدلة على أنها أكثر تعقيدًا بكثير مما كنا نعتقد، وهو اكتشاف يمكن أن يحل بعضًا من الألغاز الكونية الأكثر إثارة للحيرة اليوم.

عند نمذجة الكون، لا يستطيع علماء الكونيات وصف كل مجرة ​​على حدة، لذلك يقومون بالتبسيط. عادةً، يفترضون أن الكون على المقاييس الأكبر متجانس ومتناحٍ، مما يعني أنه هو نفسه تقريبًا بغض النظر عن المكان الذي تنظر إليه.

يُعرف هذا الرأي بنموذج FLRW، الذي سمي على اسم ألكسندر فريدمان، وجورج لوميتر، وهوارد روبرتسون، وآرثر جيفري ووكر، الذين طوروه في عشرينيات القرن الماضي. يتم تفسير جميع الملاحظات الكونية تقريبًا باستخدام هذا النموذج، لكن هناك أدلة تظهر على أن الافتراضات الأساسية خاطئة، والتي تم توضيحها في ثلاث أوراق بحثية تم نشرها هذا الشهر.

في البداية، يقترح تيموثي كليفتون من جامعة كوين ماري في لندن وأستا هاينسن من جامعة كوبنهاجن بالدنمارك طريقة جديدة لمعرفة ما إذا كان نموذج FLRW يمكنه وصف كوننا بدقة.

يستخدم الاختبار مجموعات من الصيغ المختلفة للمسافات الكونية، والتي تم إنشاؤها من ملاحظات المستعرات الأعظم والتقلبات في كثافة المادة. يتم اختيار المجموعات بعناية لتكون صفرًا إذا استمر نموذج FLRW، لذا فإن أي نتيجة غير صفرية قد تشير إلى أن هناك حاجة إلى نموذج جديد. تم اقتراح اختبارات أخرى سابقًا، لكنها لم تتمكن من إعطاء إشارة واضحة إلى وجود خطأ ما في FLRW.

في المقالتين الثانية والثالثة، قام هاينسن وصوفي ماري كوكسبانغ من جامعة جنوب الدنمارك بإجراء الاختبار على البيانات الكونية الموجودة.

إن القيام بذلك ليس بالأمر السهل، لذلك كان على الثنائي أولًا معرفة كيفية الحصول على قياسات المسافة ذات الصلة من البيانات دون افتراض FLRW، كما فعلت التحليلات السابقة. ثم استخدموا طريقة تعتمد على الذكاء الاصطناعي تسمى الانحدار الرمزي للعثور على الصيغ التي تناسب قياسات المسافة تلك، والتي يمكنهم استخدامها للاختبار. وكانت النتيجة نتيجة واضحة غير صفرية، مما يشير إلى أن FLRW معيب.

يقول هاينسن: “لقد فوجئت بالنتيجة التي توصلنا إليها، لأنها تتناقض مع الكثير مما حدث قبلنا”.

يقول كليفتون: “إن ذلك يشير إلى أن الكون قد لا يكون بسيطًا كما يبدو”. ويقول إنه قد يكون أول دليل على أن FLRW ليس قويًا بما فيه الكفاية، وهو ما “يفتح عالمًا من الاحتمالات الجديدة والمثيرة للاهتمام”.

وفي حين أن النتائج الجديدة موحية، إلا أنها لم تصل بعد إلى المستوى الكامل من الأدلة الإحصائية التي يحتاجها علماء الكونيات للاكتشاف. ومن أجل ذلك، يجب على الفريق الانتظار حتى يتم إنتاج المزيد من البيانات الفلكية في السنوات المقبلة.

ومع ذلك، فإن هذه الصورة الناشئة يمكن أن تكون لها آثار دراماتيكية. لقد حير علماء الكونيات منذ فترة طويلة بسبب التناقضات في معدل توسع الكون، وعدم التطابق بين تاريخه المبكر وسلوكه الحالي، وتشير القياسات الحديثة إلى أن الطاقة المظلمة يمكن أن تتغير بمرور الوقت، مما أثار دهشة الكثيرين.

يقول كليفتون إن هذه الألغاز الأساسية في علم الكونيات يمكن تفسيرها بكون متكتل دون تجانس؛ ويقول إن هذه القياسات هي مجرد متوسطات، وبالتالي لا يمكن أن نتوقع أن تستمر في أي وقت معين.

يعتقد سوبود باتيل من جامعة ليدن في هولندا أن الباحثين بحاجة إلى توخي الحذر لتجنب المبالغة في تفسير البيانات، لكنه معجب بالنهج الشامل. يقول باتيل: “انطباعي الأول هو أنه رائع، أنهم يطرحون الأسئلة الصحيحة”.