يعد الاختلاف في معدل توسع الكون أحد أعظم الألغاز الكونية. توصلت دراسة جديدة إلى حل مثير للاهتمام من خلال تطبيق نظرية الجاذبية المعدلة و"الفراغ الفائق" المثير للقلق الذي توجد فيه مجرة درب التبانة. من وجهة نظرنا على الأرض، يبدو أن المجرات تتحرك بسرعة مبتعدة عنا، بسبب توسع الكون. ومع ذلك، فإن المعدل الذي تتوسع به المجرات ليس ثابتًا - يصف قانون هابل-لوميتر أن المجرات البعيدة عن الأرض تتحرك بعيدًا عن الأرض بشكل أسرع بكثير من المجرات الأقرب إلينا.
على مدى العقود القليلة الماضية، حاول علماء الفيزياء الفلكية التوصل إلى معادلة تصف ذلك باستخدام قيمة تسمى ثابت هابل. إنها تعطي السرعة بالكيلومترات لكل مليون فرسخ فلكي (كم/ثانية/ميغابارسيك) - لذا، فإن مجرة تبعد 2 ميجا فرسخ فلكي عن الأرض تسافر بسرعة مضاعفة مثل مجرة تبعد 1 ميجا فرسخ فلكي عن الأرض.
وقد استخدم بعض علماء الفلك المستعرات الأعظمية التي يمكن التنبؤ بها لقياس ثابت هابل في الكون القريب نسبيًا، وتوصلوا إلى قيمة تبلغ حوالي 73 كم / ثانية / ميجا فرسخ. وقام علماء فلك آخرون بقياس ثابت هابل في الكون البعيد من خلال دراسة إشعاع الخلفية الناتج عن الانفجار الكبير، وحصلوا على قيمة تبلغ حوالي 67.5 كم/ثانية/ميغاباسك. والمشكلة هي أنه مع تقدم التكنولوجيا، تستمر حالات عدم اليقين في كل من التقنيتين في التناقص، ولكن لا يوجد مجال للتداخل في اختلافهما، حتى مع الأخذ في الاعتبار التسارع المعروف للتوسع. وهذا يؤدي إلى مشكلة تعرف باسم توتر هابل.
لكن دراسة جديدة تقترح طريقة لحل توتر هابل. قد نحتاج إلى النظر في مكاننا في الكون وتحدي بعض المفاهيم المسبقة، وفقا لباحثين من جامعتي بون وسانت أندروز.
منذ حوالي عقد من الزمن، اكتشف فريق من علماء الفلك أن مجرتنا تبدو وكأنها تقع في فراغ شاسع، حيث توجد مادة أقل بكثير من أي مكان آخر في الكون. وذلك لأن المادة ليست موزعة بالتساوي في جميع أنحاء الكون، فهي تميل إلى الانتشار في كتل، مثل الإسفنج العملاق. لقد صادف أننا نعيش في جيب هوائي لهذه الإسفنجة.
أحد الآثار الجانبية المحتملة لذلك هو أن المادة الموجودة في الفقاعة الكبيرة جدًا تنجذب إلى المادة الأكثر كثافة المحيطة بالفقاعة. ولذلك، فإن المادة القريبة (أي المجرات) ستتحرك بشكل أسرع من المادة البعيدة، وهذا هو سبب توتر هابل.
ومع ذلك، الأمر ليس بهذه البساطة، فلكي ينجح هذا التفسير، يحتاج علماء الفلك أيضًا إلى التفكير في قانون الجاذبية. عندما طبق الفريق نظرية أخرى للجاذبية تسمى ديناميكيات نيوتن المعدلة (MOND)، اختفى توتر هابل تمامًا، ويمكن تفسير الاختلافات المرصودة بالكامل من خلال المادة الموزعة بشكل غير منتظم.
هذه ليست مجرد خدعة رياضية مريحة. تتمتع MOND بسابقة كنظرية مشروعة، حيث شوهدت أدلة عليها في أكثر من 150 مجرة، وبعض مجموعات النجوم، وحتى الكواكب في نظامنا الشمسي. ويمكن أن يفسر أيضًا غرابة المادة المظلمة، وهي مادة غامضة استعصت على التجارب المصممة للكشف عنها. في الواقع، وفقًا للنموذج القياسي، فإن الشكل الفائق في حد ذاته ليس له معنى حقًا - ولكنه ممكن في ظل MOND.
على الرغم من وجود أدلة متزايدة تدعم MOND، إلا أنها لا تزال غير مقبولة على نطاق واسع. يجب القيام بالمزيد من العمل لاختبار هذه الفكرة وما إذا كان بإمكانها حل بعض أكبر الألغاز في الكون.
ونُشر البحث في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.