تم اختبار نظريات أينشتاين على أوسع نطاق على الإطلاق، وكان على حق

لقد ثبتت صحة نظرية ألبرت أينشتاين في النسبية العامة على أوسع نطاق حتى الآن. يُظهر تحليل ملايين المجرات أن الطريقة التي تطورت بها وتجمعت على مدى مليارات السنين تتوافق مع توقعاته.

منذ أن طرح أينشتاين نظريته عن الجاذبية منذ أكثر من قرن من الزمان، ظل الباحثون يحاولون العثور على سيناريوهات لا تصمد فيها النظرية. لكن لم يكن هناك مثل هذا الاختبار على مستوى أكبر المسافات في الكون حتى الآن، كما يقول مصطفى إسحاق بوشاكي من جامعة تكساس في دالاس. استخدم هو وزملاؤه بيانات من أداة تحليل الطاقة المظلمة (DESI) في أريزونا لإجراء واحدة.

إن تفاصيل البنية الكونية وكيفية تغيرها مع مرور الوقت هي اختبار قوي لمدى فهمنا للجاذبية، لأن هذه القوة هي التي شكلت المجرات أثناء تطورها من الاختلافات الصغيرة في توزيع المادة في الكون المبكر.

قام DESI حتى الآن بجمع بيانات حول كيفية تجمع ما يقرب من 6 ملايين مجرة ​​على مدار الـ 11 مليار سنة الماضية. قام إسحاق بوشاكي وزملاؤه بدمج هذا مع نتائج العديد من المسوحات الكبيرة الأخرى، مثل تلك التي ترسم خرائط إشعاع الخلفية الكونية الميكروي والمستعرات الأعظم. ثم قارنوا ذلك بتنبؤات نظرية الجاذبية التي شملت أفكار أينشتاين ونظريات منافسة أكثر حداثة حول الجاذبية المعدلة. ولم يجدوا أي انحراف عن جاذبية أينشتاين. يقول إسحاق بوشاكي إنه على الرغم من وجود بعض الشكوك في القياسات، لا يوجد حتى الآن دليل قوي على أن أي نظرية تحيد عن نظرية أينشتاين من شأنها أن تصور حالة الكون بشكل أكثر دقة.

يقول إيتامار ألالي من جامعة براون في رود آيلاند إنه على الرغم من إثبات النسبية العامة في اختبارات دقيقة للغاية أجريت في المختبرات، فمن المهم أن نكون قادرين على اختبارها على جميع المستويات، بما في ذلك عبر الكون بأكمله. ويقول إن هذا يساعد في استبعاد احتمالية قيام أينشتاين بتنبؤات صحيحة لأشياء ذات حجم معين وليس بحجم آخر.

يقدم التحليل الجديد أيضًا تلميحات حول كيفية تناسب الطاقة المظلمة، وهي قوة غامضة يُعتقد أنها مسؤولة عن التوسع المتسارع للكون، مع نظرياتنا حول الجاذبية، كما تقول ناتالي بالانك ديلابروي من مختبر لورانس بيركلي الوطني في كاليفورنيا. تضمنت أولى صيغ أينشتاين للنسبية العامة الثابت الكوني، وهو نوع من القوة المضادة للجاذبية التي لعبت نفس دور الطاقة المظلمة، لكن النتائج السابقة لـ DESI أشارت إلى أن الطاقة المظلمة ليست ثابتة. يقول بالانك ديلابروي إنه ربما تغير مع تقدم عمر الكون.

“الحقيقة أننا نرى الاتفاق مع [general relativity] يقول إسحاق بوشاكي: “ما زلنا نرى أن هذا الخروج عن الثابت الكوني يفتح صندوق باندورا لما يمكن أن تخبرنا به البيانات بالفعل”.

سيستمر DESI في جمع البيانات لعدة سنوات أخرى وسيسجل في النهاية مواقع وخصائص 40 مليون مجرة، والتي يقول العلماء الثلاثة جميعها إنها ستوضح كيفية التوفيق بشكل صحيح بين النسبية العامة ونظريات الطاقة المظلمة. استخدم هذا التحليل الجديد عامًا واحدًا فقط من بيانات DESI، ولكن في مارس 2025، سيشارك الفريق الوجبات السريعة من الملاحظات الثلاث الأولى للأداة.

يقول علالي إنه يتوقع أن تكون هذه النتائج ذات أهمية بعدة طرق مهمة، مثل تحديد التحولات في ثابت هابل، وهو مقياس لمعدل توسع الكون، وتضييق كتلة الجسيمات المراوغة التي تسمى النيوترينوات وحتى البحث عن جسيمات جديدة. المكونات الكونية مثل “الإشعاع المظلم”.

ويقول: “سيؤثر هذا التحليل على ما هو أكثر بكثير من الجاذبية، بل سيؤثر على علم الكونيات بأكمله”.