إن اكتشاف SN H0pe، وهو مستعر أعظم بعيد تم رصده في ثلاث نسخ باستخدام تشميس الجاذبية، سمح للباحثين بقياس ثابت هابل بدقة في أوقات مختلفة، مما كشف عن رؤى حول معدل توسع الكون.
باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، تمكن علماء الفلك من تحسين قياس ثابت هابل من خلال دراسة SN H0pe، وهو مستعر أعظم من النوع Ia تمت ملاحظته من الأرض من خلال عدسة الجاذبية. يقدم هذا النهج، الذي يجمع بين تخميد الجاذبية وملاحظات الفاصل الزمني، تحديدًا أكثر دقة لمعدل توسع الكون، ويساعد في التوفيق بين بعض الاختلافات بين القياسات السابقة.
يعد قياس ثابت هابل، الذي يحدد معدل توسع الكون، مجالًا ديناميكيًا للبحث بالنسبة لعلماء الفلك حول العالم. يقوم هؤلاء الباحثون بتحليل البيانات من المراصد الأرضية والتلسكوبات الفضائية. لقد قدم تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا بالفعل مساهمات كبيرة في هذا النقاش، وفي وقت سابق من هذا العام، استخدم علماء الفلك بيانات ويب التي تضمنت المتغيرات القيفاوية والمستعرات الأعظمية من النوع Ia - وكلاهما من علامات المسافة الكونية الموثوقة - للتحقق من صحة القياسات السابقة لمعدل توسع الكون التي أجراها التلسكوب. مساحة الحداد
من خلال تلبيد الجاذبية، يستخدم الباحثون طريقة قياس مستقلة لزيادة تحسين دقة ثابت هابل - المستعرات الأعظم ذات عدسة الجاذبية. تقود بريندا فراي من جامعة أريزونا، وفريق من العديد من الباحثين من مختلف المؤسسات حول العالم، هذا الجهد بعد اكتشاف ثلاث نقاط ضوئية باتجاه مجموعة مجرات بعيدة ومكتظة بالسكان. نحن ندعو الدكتور فراي ليخبرنا المزيد عما أطلق عليه الفريق اسم المستعر الأعظم H0pe وكيف توفر تأثيرات غبار الجاذبية نظرة ثاقبة لثابت هابل:
"بدأ الأمر كله بسؤال واحد من الفريق: ما هي هذه النقاط الثلاث التي لم تكن موجودة من قبل؟ هل يمكن أن يكون هذا مستعرًا أعظم؟" كانت النقاط المضيئة، التي لم يتم رؤيتها في تصوير هابل لنفس المجموعة في عام 2015، واضحة عندما وصلت صور PLCK G165.7+67.0 إلى الأرض من مجموعات ويب للمناطق الأولية خارج المجرة للتأين والعدسة (PEARLS) التي تشير إلى ذلك كان السؤال هو الأول الذي قفز إلى الذهن لسبب وجيه: 'تم اختيار مجال G165 لهذا البرنامج بسبب معدل تكوين النجوم أعلى من 300 كتلة شمسية سنويًا، وهي ميزة ترتبط بارتفاع معدلات المستعرات الأعظم.
يُظهر تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا صورة NIRCam (بالقرب من كاميرا الأشعة تحت الحمراء) للعنقود المجري PLCK G165.7+67.0، المعروف أيضًا باسم G165، على اليسار، مما يُظهر التأثير المكبر الذي يمكن أن تحدثه الكتلة الأمامية على الكون إلى أبعد من ذلك. تُظهر المنطقة المكبرة على اليمين المستعر الأعظم H0pe الثلاثي المصور (المشار إليه بدوائر بيضاء متقطعة) بسبب غبار الجاذبية. تقوم العدسة، التي تتكون من مجموعة من المجرات الواقعة بين المستعر الأعظم وبيننا، بثني ضوء المستعر الأعظم إلى عدة صور. للحصول على ثلاث صور، ينتقل الضوء عبر ثلاثة مسارات مختلفة. نظرًا لأن كل مسار له طول مختلف، ولأن الضوء ينتقل بنفس السرعة، فقد تم التقاط المستعر الأعظم في ملاحظة ويب هذه في ثلاث مرات مختلفة أثناء انفجاره. يوفر المستعر الأعظم ذو الصورة المزدوجة لعلماء الفلك طريقة فريدة لحساب قيمة جديدة لثابت هابل - وهو المعدل الذي يتوسع به الكون.
وأكدت التحليلات الأولية أن هذه النقاط تتوافق مع نجم منفجر، وهو نجم ذو خصائص نادرة. أولاً، إنه مستعر أعظم من النوع Ia، وهو انفجار نجم قزم أبيض. يُطلق على هذا النوع من المستعرات الأعظم عادةً اسم "الشمعة القياسية"، مما يعني أن المستعر الأعظم كان له لمعان جوهري معروف. ثانيًا، يظهر لأعيننا من خلال عدسة الجاذبية.
أهمية إعادة تدوير الجاذبية
تقوم العدسة، التي تتكون من مجموعة من المجرات الواقعة بين المستعر الأعظم وبيننا، بثني ضوء المستعر الأعظم إلى عدة صور. وهذا مشابه لكيفية إظهار مرآة الزينة ثلاثية الاتجاهات لثلاث صور مختلفة لشخص يجلس أمامها. وفي صورة ويب، تم توضيح ذلك أمام أعيننا مباشرةً حيث تم قلب الصورة الوسطى بالنسبة للصورتين الأخريين، وهو تأثير "الفوضى" الذي تنبأت به النظرية.
للحصول على ثلاث صور، ينتقل الضوء عبر ثلاثة مسارات مختلفة. نظرًا لأن كل مسار له طول مختلف، ولأن الضوء ينتقل بنفس السرعة، فقد تم التقاط المستعر الأعظم في ملاحظة ويب هذه في ثلاث مرات مختلفة أثناء انفجاره. في تشبيه المرآة الثلاثية، تم إنشاء تأخير زمني حيث أظهرت المرآة اليمنى شخصًا يلتقط مشطًا، وأظهرت المرآة اليسرى شعرًا ممشطًا وأظهرت المرآة الوسطى الشخص وهو يضع المشط.
السوبرنوفا في مراحل مختلفة من الانفجار
صور المستعر الأعظم الثلاثي لها خصوصية: التأخير الزمني، مسافة المستعر الأعظم، وخصائص التبريد الجاذبية تعطي قيمة لثابت هابل أو H0 (تنطق H-naught). تم تسمية المستعر الأعظم باسم SN H0pe لأنه يمنح علماء الفلك الأمل في فهم أفضل للمعدل المتغير لتوسع الكون.
في محاولة لدراسة SN H0pe بشكل أكبر، كتب فريق Pearl Clusters مقترحًا للوقت التقديري لمدير تلسكوب جيمس ويب (DDT) والذي تم تقييمه من قبل خبراء العلوم في مراجعة مزدوجة مجهولة وأوصت به مجموعة Webb Science Policy Group لملاحظات الـ DDT. وفي الوقت نفسه، تم الحصول على البيانات من التلسكوب المعدني العنقودي (MMT)، وهو تلسكوب قطره 6.5 متر على جبل هوبكنز، والتلسكوب الكبير ثنائي العينين على جبل جراهام، وكلاهما في أريزونا. وبتحليل كلتا الملاحظتين، تمكن الفريق من تأكيد أن SN H0pe يرتكز على مجرة خلفية، خلف العنقود بكثير، والتي كانت موجودة بعد 3.5 مليار سنة من الانفجار الكبير.
يعد SN H0pe واحدًا من أبعد المستعرات الأعظم من النوع Ia التي تم رصدها حتى الآن. أجرى عضو آخر في الفريق قياسًا إضافيًا للتأخير الزمني من خلال تحليل تطور ضوءه المتناثر إلى الألوان المكونة له أو "طيف" Webb، والذي أكد طبيعة النوع Ia لـ SN H0pe. ساهمت سبع مجموعات فرعية بنماذج عدسة تصف توزيع المواد ثنائي الأبعاد للعنقود المجري. نظرًا لأن المستعر الأعظم من النوع Ia عبارة عن شمعة قياسية، يتم "تصنيف" كل نموذج عدسة من خلال قدرته على التنبؤ بالتأخير الزمني وسطوع المستعر الأعظم بالنسبة إلى القيم المقاسة الفعلية. لتجنب التحيز، تم تعمية النتائج من هذه المجموعات المستقلة وكشفها لبعضها البعض في اليوم والوقت المعلنين لـ "الحياة بدون تعمية".
قياس ثابت هابل
أبلغ الفريق أن قيمة ثابت هابل تبلغ 75.4 كيلومترًا في الثانية لكل ميغافارسيك، مع انحراف قدره 8.1 لأعلى أو 5.5 لأسفل. [فارسيك واحد يعادل مسافة 3.26 سنة ضوئية.] هذا هو القياس الثاني فقط لثابت هابل باستخدام هذه الطريقة، والمرة الأولى باستخدام شمعة قياسية. وقال الباحث الرئيسي في برنامج بيرلز: "هذا أحد اكتشافات ويب العظيمة، ويؤدي إلى فهم أفضل لهذه المعلمة الأساسية لكوننا".
وتتمثل استنتاجات الدراسة في أن قيمة ثابت هابل تتفق مع قياسات أخرى في الكون المحلي، وتتعارض بعض الشيء مع القيم التي تم الحصول عليها عندما كان الكون فتيا. قد تؤدي ملاحظات ويب الإضافية إلى تقليل حالة عدم اليقين هذه."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
الردود 2
لقد تم تدقيق الخبر
واو التدقيق اللغوي عاجل. في الآونة الأخيرة، ظهرت الكثير من الترجمات الآلية المؤلمة للعين