لقد بدأت المناقشة الكبرى حول علم الكونيات منذ قرن من الزمان ـ ولا تزال مستمرة

لا يُعرف عن علماء الفلك وعلماء الكون أنهم رائعون في الصفات. خذ على سبيل المثال التلسكوب الكبير جدًا، أو التلسكوب الأوروبي الكبير للغاية، أو حتى الانفجار الأعظم. لكنهم لم يكونوا مخطئين بشأن حدث عام 1920 الذي يشار إليه الآن باسم “المناقشة الكبرى”.

كان فصل الربيع في الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم في واشنطن العاصمة، حيث بدأ اثنان من علماء الفلك العظماء واحدة من أكثر القضايا إثارة للجدل في هذا المجال بآراء متعارضة حول ما أشاروا إليه بمقياس الكون. انظر، الكون يتوسع. في كل لحظة من الزمن، تظهر مساحة أكبر بين النجوم، وكل شيء يبتعد أكثر فأكثر. وكما نعلم الآن، فإن الأمر يحدث بشكل أسرع وأسرع.

يتم حساب هذا التوسع في الحسابات الفلكية من خلال رقم يسمى ثابت هابل، والذي قدمه عالم الفلك إدوين هابل في عام 1929. لكن الجدل حول ماهية هذا الرقم – مدى سرعة تكوين الكون لمزيد من الكون – بدأ قبل ذلك العام بفترة طويلة. في أوائل القرن العشرين، اعتقد العديد من العلماء أن مجرة ​​درب التبانة هي الكون بأكمله، ففي نهاية المطاف، لم تكن لدينا التكنولوجيا بعد لرؤية ما وراء مجرتنا. بعض اللطخات الغريبة غيرت كل شيء. في البداية، كانت هذه اللطخات تسمى السدم الحلزونية، وكان علماء الكونيات في جميع أنحاء العالم مشغولين بالجدل حول ما إذا كانت موجودة داخل مجرتنا أم أنها مجرات بالفعل.

وفي عام 1920، بلغ كل هذا الجدال ذروته في المناقشة الكبرى. ألقى اثنان من الباحثين المشهورين، هارلو شابلي وهيبر كيرتس، محادثات معدة لعامة الناس حول ما إذا كانت السدم الحلزونية، بما في ذلك ما نسميه الآن أندروميدا، عبارة عن سحب صغيرة على حافة مجرتنا – مما يعني أن مجرتنا كانت الشيء الوحيد الموجود هناك – أو ما إذا كانت السدم في الواقع مجرات خارج مجرتنا، مما يعني ضمناً كونًا أكبر بكثير وأكثر وحشية.

استندت حجة شابلي إلى قياسات المسافة إلى النجوم المعروفة باسم المتغيرات القيفاوية، مما دفعه إلى الاعتقاد بأننا نعيش في مجرة ​​شاسعة يبلغ عرضها حوالي 300 ألف سنة ضوئية. وهذا أكبر بعشر مرات مما كان يعتقده أي شخص سابقًا، ووفقًا لشابلي، لم يكن من الممكن أن تكون السدم الحلزونية أبعد من ذلك.

من ناحية أخرى، قال كيرتس إن هذه السدم الغريبة كانت تسمى بالأكوان الجزرية، وهي في الأساس مجرات أخرى. لقد نظر إلى الانفجارات النجمية التي تسمى المستعرات ووجد أن أندروميدا بها عدد أكبر من تلك الانفجارات مقارنة ببقية مجرة ​​درب التبانة. لقد تساءل، إذا كان مجرد جزء صغير من مجرتنا، فلماذا سيكون لديه الكثير من الانفجارات أكثر من أي جزء آخر؟ بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن السدم الحلزونية تتحرك بسرعة كبيرة حول المجرة. إذا كانوا يتحركون بهذه السرعة حقًا، فمن المستحيل أن يكونوا مرتبطين بالجاذبية بمجرتنا ويظلون ملائمين لنماذج الفيزياء الفلكية السائدة في ذلك الوقت.

قدم الاثنان حججهما في محاضرتين، تلتهما سلسلة من الأوراق، لكن لم يتم التوصل إلى نتيجة، ولم يبق أي نص للمحاضرات. من وجهة نظري، لم يكن الأمر مجرد “المناقشة الكبرى”، بل كانت “المناقشة الكبرى الأولى”. وبينما ثبت في النهاية أن كيرتس كان على حق، فإن الجدل حول ثابت هابل – وبالتالي حجم وعمر كوننا – لا يزال مستمرًا. ورغم أن الحجج اليوم تستند إلى بيانات أحدث وأفضل مما كانت لدينا في عام 1920، فإنها مبنية على الأسس التي وضعها شابلي وكيرتس.

ويقاس ثابت هابل بوحدات تسمى كيلومتر في الثانية لكل ميجابارسيك. والميجا بارسيك هي ما يزيد قليلا عن 3.25 مليون سنة ضوئية، مما يجعلها وحدة يستخدمها علماء الفلك لمسافات كبيرة بشكل خاص. إن ثابت هابل يساوي 1 يعني أنه مقابل كل مليون فرسخ فلكي نبتعد عن موقعنا على الأرض، تتحرك الأجسام بعيدًا عنا بمقدار كيلومتر واحد في الثانية بشكل أسرع. فكر في الأمر بهذه الطريقة: إذا أصبح كل متر من الفضاء أطول بمقدار سنتيمتر واحد، فإن الشيء الذي كان في السابق على بعد متر واحد يتحرك بعيدًا قليلًا، ولكن الشيء الذي كان في السابق على بعد 1700 كيلومتر يتحرك بعيدًا كثيرًا. كانت القيمة الأصلية لثابت هابل، التي حسبها هابل بنفسه في عام 1929، حوالي 500 كيلومتر في الثانية لكل ميغابارسك، لذلك اعتقد أنه مقابل كل ميغا فرسخ فلكي نبتعد عن الأرض، كانت المجرات تندفع بعيدًا بسرعة 500 كيلومتر في الثانية بشكل أسرع.

كان هذا الرقم مثيرًا للجدل على الفور. لسبب واحد، إذا افترضنا أن الكون كان يتوسع بمعدل منتظم منذ نشأته – وهو الأمر الذي كنا نفترضه عادة في ذلك الوقت، على الرغم من أنه لم يعد يعتقد الآن أنه صحيح – فإن هذا يعني أن عمر الكون كان حوالي 2 مليار سنة. ومن خلال التأريخ الإشعاعي للصخور، عرفنا بالفعل في عشرينيات القرن الماضي أن عمر الأرض كان لا يقل عن ملياري سنة، إن لم يكن أكبر. لذا، إذا كان ثابت هابل 500، فقد يعني ذلك أن كوكبنا كان أقدم من الكون، وهو ما لا يمكن أن يكون صحيحًا.

بحلول الثمانينيات تقريبًا، تبلورت الأمور بحيث كان لدى معظم علماء الفلك إحدى وجهتي النظر حول ثابت هابل. لقد كان الأمر أشبه بمناظرة عظيمة بطيئة الحركة من جديد، وهذه المرة بين عالم الفلك الفرنسي جيرار دي فوكولور والأميركي آلان سانداج. اعتقد دي فوكولور أن ثابت هابل كان حوالي 100، واعتقد سانداج أنه أقل من ذلك، حوالي 50. وكانا يستخدمان أساليب مماثلة، لكن كل منهما اعترض على افتراضات وقياسات الآخر. لقد كتبوا أوراقًا بحثية ذهابًا وإيابًا حول هذا الأمر لأكثر من عقد من الزمان، ولم يتزحزح أحد عن موقفهم.

بدأت الأمور تتحرك مرة أخرى في التسعينيات، عندما تحسنت التلسكوبات بشكل كبير مرة أخرى مع إطلاق تلسكوب هابل الفضائي، ووصول عالمة كونيات شابة تدعى ويندي فريدمان. لقد قادت ما أصبح يسمى بمشروع هابل الرئيسي، الذي قام بقياس جميع أنواع الأجسام – بما في ذلك المتغيرات القيفاوية، والمستعرات الأعظمية وغيرها مما يسمى بالشموع القياسية، التي تجعل سطوعها المتوقع مهمًا جدًا لفهم ثابت هابل – بدقة أكبر بكثير مما كنا قادرين على الوصول إليه من قبل. أدى هذا الجهد في النهاية إلى قيمة لثابت هابل تبلغ حوالي 72. وبمرور الوقت، تقاربت جميع الطرق الأخرى التي تستخدم الشموع القياسية لقياس المسافات ببطء على نفس القيمة. وحتى أحدث قياسات الشموع القياسية تثبت عند ثابت هابل الذي يبلغ حوالي 73 كيلومترًا في الثانية لكل ميغا فرسخ فلكي.

هذا يعني أن الجدل حول ثابت هابل قد تم حله، أليس كذلك؟ كثيرا لا. في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، بدأ علماء الفلك في استخدام الخلفية الكونية الميكروية (CMB)، وهي بقايا الضوء من الانفجار الكبير، لقياس توسع الكون. في حين يشار إلى جميع القياسات المباشرة الأخرى باسم سلم المسافة المحلية، فإن هذه الطريقة تعتمد على قياس حالة الكون المبكر واستقراءها للأمام باستخدام أفضل نماذجنا للكون. تعطي طريقة CMB ثابت هابل حوالي 67.

والآن، مرة أخرى، لدينا نقاش عظيم آخر – النقاش الثالث، إذا كنتم تحسبون. هذه المرة، ليست 50 مقابل 100؛ إنها 67 مقابل 73، لذلك نحن نقترب أكثر. لكن كل جانب يصر بالمثل على عدم وجود مشاكل في قياساته.

ما يأتي مع الجدل حول أي ثابت هابل هو الصحيح هو جدل آخر أوسع: هل يمكن ذلك؟ كلاهما القياسات تكون صحيحة؟ يشير هذا، المعروف باسم توتر هابل، إلى أنه مع زيادة دقة قياسات سلم المسافة واستبعاد المزيد والمزيد من مصادر الخطأ المحتملة، فإن الحجة القائلة بأن كلاهما على حق تصبح أقوى وأقوى – مما قد يعني أننا بحاجة إلى فيزياء جديدة تمامًا لم نفكر فيها بعد.

أصبحت هذه النسخة الحديثة من المناقشة الكبرى أكثر تعقيدًا من أي وقت مضى، لذا سيكون حلها أكثر صعوبة، على الرغم من أن الجانبين أصبحا أقرب لبعضهما من أي وقت مضى. للوصول إلى نتيجة نهائية، سنحتاج إلى طرق أكثر استقلالية لقياس ثابت هابل. يعمل فريدمان على اثنين منها يستخدمان أنواعًا مختلفة من النجوم، ويستخدم علماء فلك آخرون طرقًا أكثر غرابة تتضمن تحليل انتشار الجاذبية عبر الكون للوصول إلى قياسات مستقلة تمامًا للتوسع الكوني. وفي الوقت الراهن، لا تزال المناقشات محتدمة.

رحلة كسوف الشمس الكلي 2027: إسبانيا والمغرب

أبحر في رحلة غير عادية على متن دوجلاس موسون، وهي سفينة استكشافية حديثة، لتشهد أطول كسوف كلي للشمس في هذا القرن، والذي سيحدث في 2 أغسطس 2027