في نوفمبر الماضي ، نشر فريق من الباحثين من جامعة Swinburne للتكنولوجيا وجامعة كامبريدج بعض النتائج المثيرة للاهتمام حول مجرة تقع على بعد حوالي 8 مليار سنة ضوئية. باستخدام التلسكوب الكبير جدًا (VLT) الخاص بمرصد لا سيلا ، قاموا بفحص الضوء القادم من الثقب الأسود الهائل (SMBH) في مركزه.
وبذلك ، تمكنوا من تحديد أن الطاقة الكهرومغناطيسية القادمة من هذه المجرة البعيدة هي نفسها التي نلاحظها هنا في درب التبانة. أظهر هذا أن القوة الأساسية للكون (الكهرومغناطيسية) ثابتة مع مرور الوقت. وفي يوم الإثنين 4 ديسمبر ، تابعت ESO هذا الاكتشاف التاريخي من خلال إصدار قراءات طيف الألوان لهذه المجرة البعيدة - المعروفة باسم HE 0940-1050.
للتلخيص ، معظم المجرات الكبيرة في الكون لها SMBHs في مركزها. تشتهر هذه الثقوب السوداء الضخمة باستهلاك المادة التي تدور حولها ، حيث تطرد كميات هائلة من الراديو والميكروويف والأشعة تحت الحمراء والبصرية والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وطاقة أشعة غاما في هذه العملية. وبسبب هذا ، فهي بعض من ألمع الأشياء في الكون المعروف ، ويمكن رؤيتها حتى من مليارات السنين الضوئية.
ولكن بسبب بعدها ، يجب أن تمر الطاقة التي تنبعث منها عبر وسط المجرات ، حيث تتلامس مع كمية لا تصدق من المادة. في حين أن معظم هذا يتكون من الهيدروجين والهيليوم ، هناك كميات ضئيلة من العناصر الأخرى أيضًا. هذه تمتص الكثير من الضوء الذي ينتقل بين المجرات البعيدة وبيننا ، وخطوط الامتصاص التي يخلقها هذا يمكن أن تخبرنا بالكثير عن أنواع العناصر الموجودة هناك.
في الوقت نفسه ، يمكن أن تخبرنا دراسة خطوط الامتصاص الناتجة عن الضوء الذي يمر عبر الفضاء مقدار الضوء الذي تمت إزالته من طيف الكوازار الأصلي. وباستخدام أداة الأشعة فوق البنفسجية و Visual Echelle Spectrograph (UVES) على متن VLT ، تمكن فريق Swinburne و Cambridge من القيام بذلك ، وبذلك تسللوا ذروة في "بصمات الكون المبكر".
ما وجدوه هو أن الطاقة القادمة من HE 0940-1050 كانت مشابهة جدًا لتلك التي لوحظت في مجرة درب التبانة. في الأساس ، حصلوا على دليل على أن الطاقة الكهرومغناطيسية متسقة مع مرور الوقت ، وهو أمر كان في السابق لغزًا للعلماء. كما ذكروا في دراستهم التي نشرت في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية:
"النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات غير مكتمل لأنه لا يستطيع تفسير قيم الثوابت الأساسية ، أو التنبؤ باعتمادها على معلمات مثل الزمان والمكان. لذلك ، بدون نظرية قادرة على شرح هذه الأرقام بشكل صحيح ، لا يمكن التحقق من ثباتها إلا بقياسها في أماكن وأوقات وظروف مختلفة. علاوة على ذلك ، فإن العديد من النظريات التي تحاول توحيد الجاذبية مع القوى الثلاث الأخرى للطبيعة تثير ثوابت أساسية متغيرة.“
نظرًا لأنه على بعد 8 مليار سنة ضوئية ، ونظام خط امتصاص المعادن القوي المتداخل ، مستقصيًا الطيف الكهرومغناطيسي الذي يتم إخراجه بواسطة HE 0940-1050 الكوازار المركزي - ناهيك عن القدرة على تصحيح جميع الضوء الذي تم امتصاصه بواسطة الوسط بين المجرات المتداخلة - وفر فرصة فريدة لقياس مدى اختلاف هذه القوة الأساسية بدقة على مدى فترة زمنية طويلة جدًا.
علاوة على ذلك ، كانت المعلومات الطيفية التي حصلوا عليها أعلى جودة تمت ملاحظتها على الإطلاق من الكوازار. كما أشاروا في دراستهم:
"كان أكبر خطأ منهجي في جميع القياسات المماثلة السابقة (باستثناء واحدة) ، بما في ذلك العينات الكبيرة ، هو التشوهات طويلة المدى في معايرة الطول الموجي. سيضيف هذا خطأ منهجيًا يبلغ 2 جزء في المليون إلى قياسنا ويصل إلى 10 جزء في المليون إلى قياسات أخرى باستخدام التحولات Mg و Fe.
ومع ذلك ، قام الفريق بتصحيح ذلك من خلال مقارنة أطياف UVES مع الأطياف المحسنة جيدًا التي تم الحصول عليها من الباحث عن الكواكب عالية السرعة (HARPS) - والذي يقع أيضًا في مرصد لا سيلا. من خلال الجمع بين هذه القراءات ، تم تركها مع عدم اليقين المنهجي المتبقي من 0.59 جزء في المليون فقط ، وهو أقل هامش للخطأ من أي مسح طيفي حتى الآن.
هذه أخبار مثيرة ، ولأسباب أكثر. من ناحية ، تسمح لنا القياسات الدقيقة للمجرات البعيدة باختبار بعض أكثر الجوانب الصعبة لنماذجنا الكونية الحالية. من ناحية أخرى ، يعد تحديد أن الكهرومغناطيسية تتصرف بطريقة متسقة بمرور الوقت هو اكتشاف رئيسي ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أنه مسؤول عن الكثير مما يحدث في حياتنا اليومية.
ولكن ربما الأهم من ذلك كله ، فهم كيف تتصرف قوة أساسية مثل الكهرومغناطيسية عبر الزمان والمكان أمر جوهري لمعرفة كيف - وكذلك القوة النووية الضعيفة والقوية - تتحد مع الجاذبية. كان هذا أيضًا مصدر قلق للعلماء ، الذين لا يزالون في حيرة عندما يتعلق الأمر بشرح كيفية توحيد القوانين التي تحكم تفاعلات الجسيمات (أي نظرية الكم) مع تفسيرات لكيفية عمل الجاذبية (أي النسبية العامة).
من خلال إيجاد قياسات لكيفية عمل هذه القوى غير المتغيرة يمكن أن يساعد في إنشاء نظرية توحيد كبرى عاملة (GUT). خطوة واحدة لفهم كيفية عمل الكون حقًا!
