يمكن للبنية الفوقية المجرية الجديدة أن تبطل نظرية العلم حول الكون

افتح ملخص المحرر مجانًا

رولا خلف، محررة الفايننشال تايمز، تختار قصصها المفضلة في هذه النشرة الأسبوعية.

من شرفتنا الأرضية، يبدو الكون مرصعًا بالنجوم والمجرات. ومع ذلك، إذا قمت بتصغيرها، فإنها يجب أن تصبح ملحمة من بلادة شاملة الاتجاهات: مساحة مظلمة لا نهاية لها تتقلص فيها المجرات إلى نقاط شاحبة، والتي تبدو متطابقة في كل اتجاه.

إن هذا الافتراض القائل بأن الكون مملوء بالمادة بالتساوي ويبدو كما هو لجميع المراقبين، والمعروف باسم المبدأ الكوني، أصبح الآن محل نزاع.

في الأسبوع الماضي، كشفت طالبة دكتوراه في إنجلترا أنها اكتشفت قلادة عملاقة من المجرات تمتد عبر 1.3 مليار سنة ضوئية. ينضم هذا ما يسمى بالحلقة الكبيرة من المجرات وعناقيد المجرات إلى قائمة موسعة من الهياكل العملاقة التي تتحدى التوقعات العلمية. إذا أخذنا هذا مع ملاحظات محيرة أخرى، فإنه يشير إلى أن النموذج القياسي للفيزياء، الذي يلعب فيه المبدأ الكوني دورًا داعمًا، قد لا يكون الكلمة الأخيرة حول كيفية وصول الكون إلى ما هو عليه اليوم.

وعلى الرغم من روعة الاكتشاف نفسه، إلا أن ردود الفعل المختلطة بين الخبراء الكونيين كانت رائعة. “الكثير من الناس متحمسون، ولكن بعد قولي هذا، أنت تفهم هذا [resistant] قالت لي أليكسيا لوبيز، الطالبة بجامعة سنترال لانكشاير التي اكتشفت الخاتم الكبير، يوم الاثنين: “هذا موقف في علم الكونيات لا تجده عمومًا في أي مكان آخر في العلوم”. “يجب أن يدور العلم الجيد حول صد واختبار افتراضاتنا الأساسية، ولكن من الواضح أن هناك أشخاصًا يريدون حماية النموذج القياسي”.

ربما يرجع ذلك إلى أنه لا يوجد سؤال جوهري في العلم أكثر من سؤال كيف بدأ الكون، وأي شيء يهز فهمنا يترك علامة استفهام علمية وفلسفية مقلقة حول وجودنا ذاته.

تم اكتشاف الحلقة الكبيرة عندما قام لوبيز بتحليل امتصاص الغاز في الضوء المقاس من الكوازارات البعيدة، والتي تعد من أكثر الأجسام سطوعًا في الكون. ويرتبط أحد الغازات، وهو شكل من أشكال المغنيسيوم المتأين المعروف باسم MgII، بالمجرات وعناقيد المجرات. يقول لوبيز عن امتصاص المغنيسيوم: “إنها ميزة واضحة حقًا ويمكن اكتشافها في أطياف النجوم الزائفة”، موضحًا أن هذه الطريقة يمكن أن تكشف عن مجرات بعيدة لا يمكن رؤيتها لولا ذلك.

تمامًا كما ستخلق قطعة من الورق المقوى صورة ظلية على شاشة ذات إضاءة خلفية، تتجسد الحلقة الكبيرة في المشهد عندما يمتص غاز MgII الموجود حول مجراته بعض الضوء القادم من النجوم الزائفة خلفها. ولو كانت مرئية من الأرض لكان قطر الحلقة يعادل 15 قمرا.

قدمت لوبيز – التي من بين المتعاونين معها زميلها في سنترال لانكشاير روجر كلوز وجيرارد ويليجر من جامعة لويزفيل بولاية كنتاكي – نتائجها في اجتماع للجمعية الفلكية الأمريكية في نيو أورليانز الأسبوع الماضي. وهي تقوم الآن بكتابتها كورقة علمية، حيث سيتم مراجعتها بشكل صحيح من قبل النظراء. وفي عام 2021، اكتشفت بنية فوقية مماثلة تسمى القوس العملاق باستخدام نفس الطريقة. إن منحنى المجرات ذو الشكل المنجل أكبر من الحلقة الكبيرة، ويمتد أكثر من 3 مليارات سنة ضوئية من المقدمة إلى الذيل.

وهذه الأبعاد مهمة: فكلاهما يتجاوز حجمه 1.2 مليار سنة ضوئية، ويشار إليه أحيانًا بمقياس التجانس. ويوضح لوبيز أن هذا يتعلق بالمسافة الدنيا التي يجب أن يبدو الكون موحدًا عليها، ولكن الآن لم يعد كذلك. تنضم الحلقة الكبيرة والقوس العملاق إلى ذباب كبير الحجم آخر في مرهم النموذج القياسي، بما في ذلك “الجدران العظيمة” للمجموعات المجرية العملاقة. وأكبرها هو سور كورونا العظيم هرقل بورياليس، الذي يقع على بعد حوالي 10 مليارات سنة ضوئية ويمتد عبر 10 مليارات سنة ضوئية.

هل مقياس التجانس صغير جدًا إذن؟ يقول لوبيز إنه حتى لو تم توسيعها، فإنها ستظل لغزًا حول كيفية تشكل مثل هذه الهياكل المجرية الضخمة بهذه السرعة في الكون المبكر.

إن البنى الفوقية غير المحتملة، والتي يقترح بعض الباحثين أنها يمكن أن تنشأ ببساطة كصدفة إحصائية، ليست الانحرافات الوحيدة عن النموذج القياسي. والسبب الآخر هو التقلب المفاجئ في ثابت هابل، وهو رقم مرتبط بتوسع الكون. مع تزايد الحالات الشاذة، يبدأ النموذج القياسي في الظهور دون المستوى المطلوب.

تم طرح الأوتار الكونية، التي يُنظر إليها على أنها عيوب في نسيج الزمكان، كأحد الحلول الممكنة. ويمكن اعتبارها “شقوقًا” انفتحت أثناء تشكل الكون المبكر، على غرار الشقوق التي تظهر في الجليد عندما يتجمد الماء. قد تسمح هذه الومضات بتشكل أشياء شاذة، مثل جدران المجرة العظيمة.

أما الحلقة الكبيرة فهي أشبه بالدوامة. بينما يكافح علماء الكونيات لفهم كل ذلك، هناك شيء شبه شعري حول النموذج القياسي الذي تم فكه بواسطة مفتاح مجرة ​​ضخم.

anjana.ahuja@ft.com