يمكن لـ “نجوم أكلة لحوم البشر” والذكاء الاصطناعي ومرصد روبن تسليط الضوء على سر الطاقة المظلمة. وإليك كيف

باستخدام الذكاء الاصطناعي والبيانات من مرصد فيرا سي روبين الرائد، يعيد العلماء النظر في معرفتنا بـ “الشموع القياسية” في الكون. هذه هي الأجسام التي تنتج عن الانفجارات التي تثيرها النجوم الميتة التي تتصرف مثل أكلة لحوم البشر، وهي تساعدنا على قياس المسافات عبر الكون.

تسمى هذه الشموع القياسية أيضًا بالنوع 1 أ المستعرات الأعظم، ودورها في قياس المسافة جزء لا يتجزأ من قياس المعدل الذي يتوسع به الكون. وهذا يعني أنها أيضًا جزء لا يتجزأ من فهمنا لكيفية هذا التوسع تسريع بسبب تأثير الطاقة المظلمة، القوة الغامضة التي تساعد على دفع كوننا بعيدًا في كل اتجاه.

يتضمن نهج فريق البحث في النظر إلى هذه المستعرات الأعظم من النوع 1a ما يُعرف بإطار عمل الاستدلال المشترك والتوحيد القياسي المتعلق بالمجرات، أو CIGARS. وهو يختلف عن النهج الأكثر معيارية لأنه بدلاً من استخدام الملاحظات الطيفية – التي تدور حول تحليل التوقيعات الضوئية – فإنه ينظر إلى الصور الفعلية والتحليل الرياضي. يوضح الفريق أن هذا النهج يسمح لعلماء الفلك بتحديد المزيد عن عمر وتركيز العناصر الثقيلة – المعروفة مجتمعة باسم “المعادن” في علم الفلك – في النجوم التي تنفجر في المستعرات الأعظم من النوع 1أ. وهذا مهم لأنه يمكنه الكشف عن مسافات النجوم بدقة أكبر.

وقال راؤول خيمينيز، عضو فريق البحث من جامعة برشلونة، في مقالة له: “إن إحدى الطرق القوية لنمذجة الكون هي محاكاته في الكمبيوتر”. إفادة. “وهذا يوفر طريقة لتغيير جميع المعلمات الممكنة في نفس الوقت للتنبؤ بالكون الذي نعيش فيه.

“علاوة على ذلك، من خلال امتلاك هذه القدرة، يمكن للمرء أن ينظر إلى الأنظمة النظامية “غير المعروفة” المحتملة لفهم تأثيرها. ويمكن القول إن تأثير هذه الأنظمة النظامية في استنتاجنا هو العنصر الأكثر أهمية المفقود في الأساليب الحالية لنمذجة الكون.”

تلخيص مشكلة الطاقة المظلمة ونجوم أكلة لحوم البشر

بدأ اكتشافنا للطاقة المظلمة مع موت النجوم ذات الأحجام المماثلة للشمس وتحولها إلى جمرات نجمية مشتعلة تسمى الأقزام البيضاء. ال شمس سينهي حياته كقزم أبيض خلال حوالي 6 مليارات سنة، وسيتلاشى وحيدًا في مقبرة كونية كانت ذات يوم كوكبنا. النظام الشمسي. ومع ذلك، عندما يكون للنجوم شريك ثنائي، يمكن للأقزام البيضاء أن تعود إلى الحياة مثل مصاصي الدماء الكونيين عن طريق تجريد هذه النجوم المرافقة من المواد.

ينتهي أكل لحوم البشر النجمي هذا بانفجار نووي جامح عادة ما يقضي على القزم الأبيض بالكامل: المستعر الأعظم من النوع 1 أ.

هنا يكمن جمال الدمار. تم اعتبار انفجارات المستعرات الأعظم من النوع 1أ موحدة جدًا في الطبيعة (سنتحدث عن هذا أكثر بعد قليل) لدرجة أن تحليل ناتج الضوء الخاص بها يخبر الباحثين بمدى بعدهم ومدى سرعة تحركهم بسبب توسع الكون.

في عام 1998، استخدم فريقان من علماء الفلك بشكل مستقل المستعرات الأعظم من النوع 1أ لاكتشاف أن الكون لا يتوسع فحسب، بل إنه يفعل ذلك بمعدل متسارع. الاسم العنصر النائب للقوة الدافعة لهذا التسارع هو الطاقة المظلمة.

منذ أواخر التسعينيات، أصبح الوضع أكثر فوضوية. على سبيل المثال، نحن نعلم الآن أن الطاقة المظلمة، أيًا كانت، تهيمن على الكون، حيث تمثل حوالي 68% من ميزانية المادة والطاقة في الكون. بالإضافة إلى ذلك، نحن نعلم أن الطاقة المظلمة بدأت في الهيمنة منذ حوالي 4 مليارات سنة فقط عندما كان عمر الكون حوالي 9 مليارات سنة وعندما الانفجار العظيموقد توقف التوسع المدفوع بالمادة وتأثير جاذبيتها.

للحصول على صورة لماذا هذا مثير للقلق، فكر في هذا: تخيل أنك تدفع طفلاً على أرجوحة، وتشاهده يتباطأ ويصل إلى توقف شبه كامل، مثل التوسع الناجم عن الانفجار الكبير. بعد ذلك، تزداد سرعة التأرجح وتستمر في التحرك بشكل أسرع وأسرع، ويبدو أنه يتحرك دون أي دفع. وهذا ما تفعله الطاقة المظلمة بالكون.

لذلك ليس من المستغرب أن علماء مثل خيمينيز وزملائه يريدون الوصول إلى قاع الطاقة المظلمة. يعتبر هذا اللغز على نطاق واسع أكبر لغز في علم الكونيات الحديث.

ولكن هذا هو الأمر: هل تتذكرون النقطة المتعلقة بالمستعرات الأعظم من النوع 1أ التي تبدو متطابقة؟ اكتشف الباحثون مؤخرًا أن هذا لا يحدث دائماً خاتم صحيح تماما.

الشموع غير القياسية؟

على مدى السنوات العشرين الماضية أو نحو ذلك، وجد علماء الفلك أن سطوع المستعرات الأعظم من النوع 1a يعتمد بشكل بسيط على بيئة المجرة التي تنفجر فيها. عندما تندلع هذه الانفجارات في المجرات الكبيرة أو القديمة، فإنها تبدو مختلفة قليلاً عن تلك الموجودة في المجرات الأصغر أو الأصغر سناً المجرات.

في حين تمت معالجة هذا التأثير عن طريق إجراء تعديلات تقريبية، فإنه لا يزال يعيق دقة قياسات المسافة التي توفرها هذه الشموع القياسية الكارثية. تعامل هذا الفريق مع هذه المشكلة من خلال نمذجة جميع العوامل المرتبطة بالمستعرات الأعظم، بما في ذلك طبيعة المجرات المضيفة لها، وأي غبار قد يخفف من ناتج الضوء، وتواتر هذه الانفجارات مع مرور الوقت، وفي الواقع، توسع الكون، كل ذلك مرة واحدة. وكانت النتيجة نموذجًا واحدًا متسقًا ذاتيًا يوحد العناصر ماديًا وإحصائيًا. وتمكن الفريق أيضًا من تصميم عشرات الآلاف من المستعرات الأعظم من النوع 1a في وقت واحد.

والنتيجة هي طريقة يمكنها تقدير مسافات المجرات بدقة شديدة باستخدام الصور فقط. سيصبح هذا أمرًا بالغ الأهمية عندما يتم إجراء المسح القديم للمكان والزمان (LSST)، الذي أجرته مؤسسة مرصد روبن من مكانه على قمة الجبل في تشيلي، يبدأ في تقديم ملاحظات لأعداد غير مسبوقة من المستعرات الأعظم. شيء تم تجهيز إطار عمل CIGaRS بشكل فريد للتعامل معه.

“على عكس الأطر الأخرى، التي تتطلب تبسيطات تحليلية، فإن نهجنا الاستدلالي القائم على المحاكاة الشاملة غير المساومة قادر بشكل فريد على استخراج المعلومات الكونية والفيزيائية الفلكية الكاملة من البيانات التي حصل عليها مرصد روبن بشق الأنفس، مع تجنب مخاطر الاختيار والتحيزات النمذجة،” قال قائد الفريق كونستانتين كارتشيف من جامعة برشلونة في البيان.

ونشرت هذه النتائج يوم الأربعاء (6 مايو) في المجلة علم الفلك الطبيعة.