تقنية جديدة تؤكد أن الكون يتكون من 69% طاقة مظلمة، و31% مادة (معظمها مادة مظلمة).

ما مقدار “الأشياء” الموجودة في الكون؟ كنت تعتقد أنه سيكون من السهل العثور عليه. لكن الأمر ليس كذلك. يضيف علماء الفلك إلى ما يمكنهم اكتشافه، ويجدون أن هناك في الكون ما هو أكثر مما تراه العين. إذن ما هو “الموجود” وكيف يفسرون كل ذلك؟

وبحسب عالم الفلك محمد عبد الله (المعهد الوطني لعلم الفلك والجيوفيزياء في مصر وجامعة تشيبا (اليابان))، فإن الكون يتكون من عناصر مظلمة ومرئية. 31% فقط من الكون المعروف عبارة عن مادة. والباقي عبارة عن طاقة مظلمة، والتي لا تزال مجهولة إلى حد كبير. وقال: “يعتقد علماء الكونيات أن حوالي 20% فقط من إجمالي هذه المادة يتكون من مادة عادية أو “باريونية”، والتي تشمل النجوم والمجرات والذرات والحياة”. “حوالي 80% [of all matter] تتكون من مادة مظلمة، ولا تزال طبيعتها الغامضة غير معروفة، ولكنها قد تحتوي على بعض الجسيمات دون الذرية التي لم يتم اكتشافها بعد.

تحديد تركيبة الكون باستخدام مجموعات المجرات

أفضل قياسات “مادة الكون” تأتي من القمر الصناعي بلانك الذي رسم خريطة للكون. لقد درس الخلفية الكونية الميكروية، والإشعاع المتبقي من الانفجار الكبير قبل 13.8 مليار سنة. سمحت قياسات بلانك لعلماء الفلك بالتوصل إلى قياسات “المعيار الذهبي” لإجمالي المادة في الكون. ومع ذلك، فمن الأفضل دائمًا التحقق من بلانك باستخدام طرق أخرى.

فعل عبد الله وفريق من العلماء ذلك بالضبط. واستخدموا طريقة أخرى تسمى علاقة ثراء الكتلة العنقودية. إنه يقيس بشكل أساسي عدد أعضاء المجرات في العنقود لتحديد كتلة العنقود. ووفقا لعالم الفلك وعضو الفريق جيليان ويلسون، فإن هذا يوفر طريقة لقياس المادة الكونية. “نظرًا لأن العناقيد الحالية تشكلت من مادة انهارت تحت تأثير جاذبيتها على مدى مليارات السنين، فإن عدد العناقيد المرصودة حاليًا، أو ما يسمى بـ “وفرة العناقيد”، حساس جدًا للظروف الكونية. وعلى وجه الخصوص، الكمية الإجمالية وقال: “هذه المرة لكل وحدة حجم. يقارن عدد وكتلة المجرات المرصودة مع التنبؤات من عمليات المحاكاة الرقمية.

هذه ليست طريقة سهلة لأنه من الصعب قياس كتلة أي مجرة ​​بدقة. الجزء الأكبر من كتلة الكتلة هو المادة المظلمة. بمعنى آخر، ما تراه في المجموعة ليس بالضرورة ما تحصل عليه. لذا، يجب أن يكون الفريق ذكياً. لقد استخدموا حقيقة أن العناقيد الأكثر ضخامة تحتوي على مجرات أكثر من المجرات الأقل ضخامة. وبما أن جميع المجرات تحتوي على نجوم ساطعة، يتم استخدام عدد النجوم في كل مجموعة لحساب الكتلة الإجمالية. بشكل أساسي، قام الفريق بقياس عدد المجرات في كل مجموعة في العينة الخاصة بهم ثم استخدموا تلك المعلومات لتقدير الكتلة الإجمالية لكل مجموعة.

مطابقة فارغة

تتطابق نتيجة جميع القياسات وعمليات المحاكاة مع أرقام بلانك تقريبًا تمامًا بالنسبة للكتلة في الكون. لقد توصلوا إلى كون يتكون من 31% مادة و69% طاقة مظلمة. ويبدو أيضًا أنه يتفق مع الأعمال الأخرى التي قام بها الفريق لقياس كتل المجرات. للحصول على نتائجهم، استخدم فريق محمد الدراسات الطيفية للمجموعات لتحديد المسافات بينها. أتاحت لنا الملاحظات معرفة المجرات التي تنتمي إلى مجموعات محددة.

المحاكاة حاسمة لهذا العمل. سمحت الملاحظات من مسح Sloan Digital Sky Survey للفريق بتجميع كتالوج من الكوكبات المعروفة باسم “callweights”. ثم قاموا بمقارنة المجموعات الموجودة في القائمة بعمليات المحاكاة الخاصة بهم. تم حساب النتيجة على أساس العلاقة بين الكتلة والوفرة لإجمالي المادة في الكون.

هذه التقنية قوية بما يكفي لاستخدامها عندما تأتي البيانات الفلكية الجديدة من أدوات مختلفة. وفقًا لويلسون، يُظهر عمل الفريق أن تقنية MRR تمتد إلى ما هو أبعد من عملهم. وقال: “يمكن تطبيق تقنية MRR على مجموعات بيانات جديدة من التصوير الواسع والعميق والمسوحات الطيفية للمجرات مثل مسح الطاقة المظلمة، والأداة الطيفية للطاقة المظلمة، وتلسكوب إقليدس، وتلسكوب إيروسيتا، وتلسكوب جيمس ويب الفضائي”. . قال.

وتظهر النتائج أيضًا أن وفرة الكتلة هي تقنية تنافسية لتقييد المعلمات الكونية. كما أنه يكمل التقنيات التي لا تركز على المجموعات. وتشمل هذه تباين الخواص CMB، والتذبذبات الصوتية الباريونية، والمستعرات الأعظم من النوع Ia، أو عدسة الجاذبية. كل من هذه هي أداة مفيدة في قياس الخصائص المختلفة للكون.

للمزيد من المعلومات

أظهر الباحثون أن معظم الكون يتكون من الطاقة المظلمة
تقييد المعلمات الكونية باستخدام علاقة ثراء الكتلة العنقودية