تصرخ النجوم النيوترونية في موجات الزمكان عندما تموت ، وقد حدد الفلكيون خطة لاستخدام معاناتهم الجاذبية لتتبع تاريخ الكون. انضم إلينا بينما نستكشف كيفية تحويل الألم إلى ربح كوني.
علماء الكونيات مهووسون بالمعايير. يكمن سبب هذا الهوس في محاولاتهم الشاقة لقياس المسافات الشديدة في عالمنا. انظر إلى نجم أو مجرة عشوائية. كم هي بعيدة؟ هل هي أقرب أم أبعد من النجم أو المجرة المجاورة لها؟ ماذا لو كان أحدهما أكثر إشراقا أو أكثر قتامة من الآخر؟
هذا موقف ميئوس منه ، إلا إذا كان الكون مبعثرًا بأشياء قياسية - كائنات ذات خصائص معروفة. تخيل لو أن المصابيح الكهربائية أو العصي التي يبلغ وزنها 100 وات تنتشر في الكون. إذا استطعنا رؤية المصابيح الكهربائية أو العصي ، فيمكننا المقارنة كيفينظرون إلينا هنا على الأرض لما نحنأعرف تبدو قريبة وشخصية. إذا رأينا مصباحًا ضوئيًا في الكون ، وعلمنا أنه من المفترض أن يكون بنفس السطوع مثل المصباح القياسي بقدرة 100 واط ، فيمكننا القيام ببعض علم المثلثات لضرب المسافة إلى تلك المصباح. الشيء نفسه بالنسبة للعصا: إذا رأينا عصا عشوائية تطفو حولها ، وتعلم أنه من المفترض أن يكون طولها مترًا واحدًا بالضبط ، يمكننا مقارنة طولها في مجال رؤيتنا وحساب المسافة إليها.
وبالطبع ، فإن المصابيح الكهربائية وأعواد العدادات ستعمل على تحقيقات كونية رديئة ، لأنها خافتة وصغيرة. للعمل الجاد نحتاج إلى أشياء مشرقة وأشياء كبيرة وأشياء مشتركة. وهناك القليل من هذه المعايير الثمينة في الكون: تعمل السوبرنوفا من النوع 1 أ بمثابة "شموع قياسية" وتذبذبات باريون الصوتية (مخلفات متبقية في توزيع المجرات المتبقية من الكون المبكر ، وموضوع مقال آخر) يمكن أن تكون بمثابة "حاكم قياسي".
لكننا سنحتاج إلى أكثر من الشموع والعصي لإخراجنا من اللغز الكوني الحالي الذي نجد أنفسنا فيه.
نحن نعيش في عالم متسع. كل يوم ، تبتعد المجرات عن بعضها البعض (في المتوسط ، لا يزال هناك تصادمات وتجمعات "صغيرة النطاق"). وقد تغير معدل توسع كوننا على مدى 13.8 مليار سنة من التاريخ الكوني. يتكون الكون من مجموعة من الشخصيات المختلفة: الإشعاع والنجوم والغاز والأشياء الغريبة مثل النيوترينوات والأشياء الغريبة مثل المادة المظلمة وأغرب الأشياء مثل الطاقة المظلمة. عندما يتم تشغيل كل من هذه المكونات ، أو إيقاف تشغيله ، أو البدء في السيطرة ، أو التوقف عن السيطرة ، يتغير معدل تمدد الكون بدوره.
بالعودة إلى الأيام الخوالي ، كانت المادة هي رئيس الكون. لذا مع توسع الكون ، تباطأ هذا التمدد من الجاذبية المستمرة لكل تلك المادة. ولكن بعد ذلك انتشر الأمر ، ورقيق للغاية ، وضعيف للغاية للسيطرة على الكون.
قبل حوالي خمسة مليارات سنة ، سيطرت الطاقة المظلمة ، وعكست التباطؤ الطفيف في تمدد الكون ودفعت البتلة إلى المعدن ، مما تسبب في استمرار الكون ليس فقط ، بل تسارع. تستمر الطاقة المظلمة - مهما كان - في هيمنتها الشريرة للكون حتى يومنا هذا.
من الأهمية بمكان قياس معدل تمدد الكونالآن - بما أن معدل التمدد مرتبط بمحتويات الكون ، فإن قياس معدل التمدد اليوم يخبرنا من هم اللاعبون الكونيون الرئيسيون وأهميتهم النسبية. يمكننا قياس معدل التوسع اليوم ، المعروف باسم ثابت هابل ، بالعديد من الطرق ، مثل العصي والشموع.
وهنا يكمن توتر مدهش. تعطي قياسات ثابت هابل من الكون القريب باستخدام أشياء مثل المستعر الأعظم قيمة معينة. لكن قياسات الكون المبكر باستخدام خلفية الميكروويف الكونية تؤدي أيضًا إلى قيود على ثابت هابل الحالي ، وهذه القياسات لا تتفق تمامًا مع بعضها البعض.
مشكلة ثابتة: تؤدي طريقتان مستقلتان لقياس نفس الرقم إلى نتائج مختلفة. يمكن أن يكون علامة على فيزياء جديدة تمامًا أو مجرد ملاحظات غير مفهومة. ولكن مهما كانت الحالة ، بينما ينظر بعض علماء الكونيات إلى هذا الوضع على أنه تحد ، فإن البعض الآخر ينظر إليه على أنه فرصة. ما نحتاجه هو المزيد من القياسات ، وخاصة تلك التي تكون مستقلة تمامًا عن القياسات الموجودة. لدينا مساطر قياسية وشموع قياسية ، فكيف ... صفارات الإنذار القياسية.
طبعا، لم لا.
تحمل موجات الجاذبية النشوية التي تنطلق من اللحظات الأخيرة من اصطدام نجمين نيوترونيين معلومات كونية غنية. نظرًا لفهمنا لفيزياءهم جيدًا ، يمكننا دراسة البنية فائقة الدقة لموجات الجاذبية لمعرفة مدى ارتفاع الصوت (في الجاذبية ، وليس في الصوت ، ولكن عليك فقط أن تتدحرج مع الاستعارة) التي كانوا يصرخون بها عندما اصطدموا . ثم يمكننا مقارنة ذلك بصوت مرتفع هنا على الأرض ، وفويلا: مسافة.
أنتجت هذه التقنية بالفعل قياسًا (تقريبيًا نسبيًا) لثابت هابل من اندماج النجم النيوتروني الوحيد.
لكن لا ينبغي أن يكون هذا آخر صرخة موت نجم نيوتروني نسمعها. نتوقع خلال السنوات القادمة (الأمل؟) للقبض على عشرات آخرين. ومع كل تصادم ، يمكننا تحديد مسافة موثوق بها إلى الحدث الناري وقياس تاريخ توسع الكون منذ هلاكهم النيوتروني ، مما يوفر مسارًا مختلفًا تمامًا للكشف عن قيمة ثابت هابل.
توقع علماء الكونيات في جامعة شيكاغو أنه في غضون خمس سنوات ، ستوفر تقنية صفارات الإنذار القياسية قياسات تنافسية مع الأساليب الحالية. ولكن عندما يتعلق الأمر بالنقاش الكوني العظيم في القرن الحادي والعشرين ، يبقى السؤال: هل ستكون صفارات الإنذار القياسية هي العامل الحاسم ، أم أنها ستعمق اللغز فقط؟
اقرأ المزيد: "قياس ثابت بنسبة 2 في المائة لهابل من صفارات الإنذار القياسية في غضون 5 سنوات"
