هذا وقت مثير لمجالات علم الفلك والفيزياء الفلكية وعلم الكونيات. وباستخدام المراصد والأدوات والتقنيات الجديدة المتطورة، يقترب العلماء من التحقق التجريبي من النظريات التي لم يتم اختبارها إلى حد كبير.
تجيب هذه النظريات على بعض الأسئلة الأكثر إلحاحًا لدى العلماء حول الكون والقوانين الفيزيائية التي تحكمه، مثل طبيعة الجاذبية والمادة المظلمة والطاقة المظلمة. لعقود من الزمن، افترض العلماء إما أن هناك فيزياء إضافية تعمل، أو أن نموذجنا الكوني السائد بحاجة إلى المراجعة.
ومع استمرار البحث عن وجود وطبيعة المادة المظلمة والطاقة المظلمة، تجري أيضًا محاولات لحل هذه الألغاز من خلال احتمال وجود فيزياء جديدة.
في المادة الأخيرةاقترح فريق من باحثي وكالة ناسا كيف يمكن للمركبات الفضائية البحث عن أدلة على وجود فيزياء إضافية داخل نظامنا الشمسي. ويقولون إن هذا البحث سيتم دعمه من خلال تحليق المركبة الفضائية في تشكيل رباعي السطوح واستخدام مقاييس التداخل. يمكن أن تساعد مثل هذه المهمة في حل اللغز الكوني الذي استعصى على العلماء لأكثر من نصف قرن.
الاقتراح هو عمل سلافا جي توريتشيفأستاذ مساعد في الفيزياء وعلم الفلك في جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس (UCLA) وعالم أبحاث في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا.
وقد انضم إليه شينغ وي تشيوفيزيائي تجريبي في NASA JPL، و نان يو، أستاذ مساعد في جامعة كارولينا الجنوبية وعالم أبحاث كبير في NASA JPL. تم نشر ورقتهم البحثية مؤخرًا على الإنترنت وتم قبولها للنشر في الفحص البدني د.
تتضمن تجربة Turyshev كونه أ استعادة الجاذبية والمختبر الداخلي (GRAIL) عضو الفريق العلمي للبعثة. في أعمال سابقة، درس توريشيف وزملاؤه كيفية إرسال مهمة إلى الشمس عدسة الجاذبية الشمسية (SGL) يمكن أن يحدث ثورة في علم الفلك.
حصلت الورقة المفاهيمية على جائزة منحة المرحلة الثالثة في عام 2020 من خلال برنامج المفاهيم المتقدمة المبتكرة (NIAC) التابع لناسا. وفي دراسة سابقة، نظر هو وعالم الفلك في SETI كلاوديو ماكون أيضًا في كيفية استخدام الحضارات المتقدمة SGL لنقل الطاقة من نظام شمسي إلى آخر.
لتلخيص ذلك، عدسة الجاذبية هي ظاهرة تغير فيها مجالات الجاذبية انحناء الزمكان القريب. لقد تنبأ أينشتاين بهذا التأثير في الأصل عام 1916 واستخدمه آرثر إدنجتون في عام 1919 لتأكيد وجودها النسبية العامة (GR).
ومع ذلك، بين ستينيات وتسعينيات القرن العشرين، أدت ملاحظات منحنيات دوران المجرات وتوسع الكون إلى ظهور نظريات جديدة حول طبيعة الجاذبية على المقاييس الكونية الأكبر. فمن ناحية، افترض العلماء وجود المادة المظلمة والطاقة المظلمة للتوفيق بين ملاحظاتهم والموارد الوراثية.
من ناحية أخرى، طرح العلماء نظريات بديلة للجاذبية (مثل ديناميكيات نيوتن المعدلة (MOND)، والجاذبية المعدلة (MOG)، وما إلى ذلك). وفي الوقت نفسه، اقترح آخرون أنه قد تكون هناك ظواهر فيزيائية أخرى في الكون لم ندركها بعد. كما قال Turyshev لموقع Universe Today عبر البريد الإلكتروني:
“إننا نتطلع إلى استكشاف الأسئلة المحيطة بألغاز الطاقة المظلمة والمادة المظلمة. وعلى الرغم من اكتشافهما في القرن الماضي، إلا أن أسبابهما الأساسية لا تزال بعيدة المنال. وإذا نشأت هذه “الحالات الشاذة” من فيزياء جديدة – وهي ظواهر لم يتم ملاحظتها بعد على الأرض أنظمة المختبرات أو معجلات الجسيمات – من الممكن أن تظهر هذه القوة الجديدة على نطاق النظام الشمسي.
في دراستهم الأخيرة، قام توريشيف وزملاؤه بالتحقيق في كيفية قيام سلسلة من المركبات الفضائية التي تحلق في تشكيل رباعي السطوح بدراسة مجال جاذبية الشمس.
وقال توريشيف إن هذه التحقيقات ستبحث عن الانحرافات عن تنبؤات النسبية العامة على نطاق النظام الشمسي، وهو ما لم يكن ممكنًا حتى الآن:
“من المفترض أن تظهر هذه الانحرافات كعناصر غير صفرية في موتر تدرج الجاذبية (GGT)، وهي تشبه بشكل أساسي حل معادلة بواسون.
ونظرًا لطبيعتها الصغيرة، فإن اكتشاف هذه الانحرافات يتطلب دقة تتجاوز بكثير القدرات الحالية، بما لا يقل عن خمسة أوامر من حيث الحجم. عند هذا المستوى من الدقة، ستؤدي العديد من التأثيرات المعروفة إلى إحداث ضوضاء كبيرة.
تتمثل الإستراتيجية في إجراء قياسات تفاضلية لإلغاء تأثير القوى المعروفة، وبالتالي الكشف عن المساهمات الدقيقة، ولكن غير الصفرية، في GGT. »
وقال توريشيف إن المهمة ستستخدم تقنيات قياس محلية تعتمد على سلسلة من مقاييس التداخل. يتضمن ذلك تحديد المدى بالليزر التداخلي، وهي تقنية أظهرها استعادة الجاذبية ومراقبة التجارب المناخية (GRACE-FO)، زوج من المركبات الفضائية يعتمد على الليزر لتتبع محيطات الأرض والأنهار الجليدية والأنهار والمياه السطحية.
كما سيتم استخدام نفس التقنية لدراسة موجات الجاذبية من خلال المشروع الفضائي المقترح. هوائي قياس التداخل بالليزر (ليزا).
سيتم تجهيز المركبة الفضائية أيضًا بمقاييس التداخل الذري، والتي تستخدم موجة طبيعة الذرات لقياس فرق الطور بين موجات المادة الذرية على طول مسارات مختلفة. ستسمح هذه التقنية للمركبة الفضائية باكتشاف وجود ضوضاء غير متعلقة بالجاذبية (نشاط الدفع، ضغط الإشعاع الشمسي، قوى الارتداد الحراري، إلخ) وإلغائها بالقدر اللازم.
وفي الوقت نفسه، فإن الطيران في تشكيل رباعي السطوح سيحسن قدرة المركبة الفضائية على مقارنة القياسات.
وقال توريشيف: “سيوفر لنا قياس المدى بالليزر بيانات دقيقة للغاية عن المسافات والسرعات النسبية بين المركبات الفضائية”.
“علاوة على ذلك، فإن دقتها الاستثنائية ستسمح لنا بقياس دوران تكوين رباعي السطوح بالنسبة إلى إطار مرجعي بالقصور الذاتي (من خلال ملاحظات سانياك)، وهي مهمة لا يمكن تحقيقها بأي وسيلة أخرى. لذلك، فإنها ستسمح بإنشاء تشكيل رباعي السطوح باستغلال سلسلة من معلمات القياس المحلية.
في نهاية المطاف، ستختبر هذه المهمة الموارد الوراثية على نطاق أصغر، وهو ما كان مفتقدًا بشدة حتى الآن. بينما يواصل العلماء دراسة تأثير مجالات الجاذبية على الزمكان، فإن هذه المجالات تقتصر إلى حد كبير على استخدام المجرات وعناقيد المجرات كعدسات.
تشمل الأمثلة الأخرى مراقبة الأجسام المدمجة (مثل النجوم القزمة البيضاء) والثقوب السوداء الهائلة (SMBH) مثل القوس A* – الذي يقع في مركز درب التبانة.
“نحن نهدف إلى تحسين دقة اختبارات النسب الوراثية ونظريات الجاذبية البديلة بأكثر من خمسة أوامر من حيث الحجم.
وإلى جانب هذا الهدف الرئيسي، فإن لرسالتنا أهدافًا علمية إضافية، سنفصلها في مقالنا القادم. وتشمل هذه الجهود اختبار الموارد الوراثية ونظريات الجاذبية الأخرى، والكشف عن موجات الجاذبية في نطاق ميكرو هرتز ــ وهو طيف لا يمكن الوصول إليه عن طريق الأدوات الحالية أو المخطط لها ــ واستكشاف جوانب النظام الشمسي، مثل الكوكب 9 الافتراضي، من بين جهود أخرى. »
تم نشر هذه المقالة في الأصل بواسطة الكون اليوم. اقرأها المقالة الأصلية.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”