تسارع الكون والمستعرات العظمى من النوع Ia

باستخدام الأقزام البيضاء المتفجرة كشموع معيارية، اكتشف فريقان في أواخر التسعينيات أن تمدد الكون يتسارع، مما قلب التوقعات بأن الجاذبية يجب أن تبطئه.

Definition

الكون المتسارع هو الاكتشاف، الذي أُثبت بواسطة المستعرات العظمى من النوع Ia، بأن معدل التوسع الكوني يتزايد مع الزمن؛ والمستعرات العظمى من النوع Ia هي انفجارات نووية حرارية لأقزام بيضاء تجعلها ذروة لمعانها المعيارية مؤشرات دقيقة للمسافة.

Scope

يغطي هذا الموضوع المستعرات العظمى من النوع Ia كشموع قابلة للمعايرة، وقياس مسافاتها وانزياحاتها الحمراء لرسم خريطة لتاريخ التوسع، واكتشاف أن المستعرات العظمى البعيدة باهتة أكثر مما يتنبأ به كون متباطئ، والاستدلال على أن مكون الطاقة المظلمة يدفع التوسع المتسارع.

Core questions

• لماذا تُعد المستعرات العظمى من النوع Ia شموعًا معيارية جيدة؟
• كيف كشفت ملاحظات المستعرات العظمى عن التسارع الكوني؟
• ماذا يعني خفوت المستعرات العظمى البعيدة؟

Key concepts

• مستعر أعظم من النوع Ia
• شمعة قابلة للمعايرة
• معايرة منحنى الضوء
• مسافة اللمعان
• مخطط هابل
• معامل التباطؤ
• التسارع الكوني

Key theories

الشموع القابلة للمعايرة

توجد علاقة وثيقة بين شكل منحنى الضوء وذروة السطوع في المستعرات العظمى من النوع Ia، لذا بعد المعايرة تكون لمعانها متجانسة تقريبًا، مما يتيح قياسات دقيقة للمسافة حتى الانزياح الأحمر العالي.

أدلة على التسارع

تبدو المستعرات العظمى البعيدة باهتة، وبالتالي أبعد، مما هو متوقع في كون متباطئ، مما يشير إلى أن التوسع قد تسارع بمرور الوقت ويتطلب مكونًا بضغط سلبي.

Mechanisms

القزم الأبيض الذي يصل إلى كتلة حرجة يخضع لانفجار نووي حراري ذي لمعان قابل للتكرار؛ وتصحيح منحنى الضوء وعرضه ولونه ينتج شمعة معيارية، ورسم السطوع مقابل الانزياح الأحمر ينتج مخطط هابل الذي يكشف انحناؤه عند الانزياح الأحمر العالي عن التوسع المتسارع.

Clinical relevance

يعد اكتشاف المستعرات العظمى أحد أهم النتائج في علم الكونيات الحديث: فقد أثبت وجود الطاقة المظلمة والكون المسطح المتسارع، وأعاد تشكيل ميزانية الطاقة الكونية، وأطلق برنامجًا رصديًا رئيسيًا لتحديد سبب التسارع.

History

وجد مشروع علم الكونيات للمستعرات العظمى وفريق البحث عن المستعرات العظمى عالية الانزياح الأحمر بشكل مستقل في عامي 1998 و 1999 أن المستعرات العظمى عالية الانزياح الأحمر كانت باهتة أكثر من المتوقع، مما يشير إلى التسارع؛ وقد تم تأكيد النتيجة بسرعة والاعتراف بها بجائزة نوبل في الفيزياء عام 2011.

Debates

المنهجيات في علم الكونيات للمستعرات العظمى

تم فحص التأثيرات المنهجية المحتملة مثل تطور خصائص المستعرات العظمى، والانقراض الغباري، والتحيزات الاختيارية كبدائل للتسارع، لكن النتيجة صمدت وتم تعزيزها بواسطة تحقيقات مستقلة.

Key figures

• Saul Perlmutter
• Brian Schmidt
• Adam Riess
• Robert Kirshner

Seminal works

• riess1998
• perlmutter1999

Frequently asked questions

لماذا تُعد المستعرات العظمى من النوع Ia مفيدة جدًا لعلم الكونيات؟

إنها ساطعة للغاية، ومرئية عبر جزء كبير من الكون المرصود، وبعد معايرتها لشكل منحنى الضوء واللون، تكون ذروة لمعانها متطابقة تقريبًا، لذا فإن سطوعها الظاهري يعطي مسافات موثوقة لرسم خريطة لتاريخ التوسع.

كيف يشير خفوت المستعرات العظمى إلى التسارع؟

إذا كانت المستعرات العظمى البعيدة باهتة أكثر من المتوقع لانزياحها الأحمر، فيجب أن تكون أبعد مما يضعها عليه كون متباطئ، مما يعني أن التوسع تسارع بمرور الوقت، وهي بصمة الطاقة المظلمة.