قاس العلماء كيفية تجاذب التجمعات الهائلة من المجرات، وأكدوا قانون نيوتن على مسافات تبلغ مئات الملايين من السنوات الضوئية.
📄 معروضة نسخة «بسيط» — «مبسّط» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها.
إذا أخذت كرتين ثقيلتين وباعدت بينهما مسافة متر واحد، فسوف تتجاذبان بقوة تضعف أربع مرات عند مضاعفة المسافة. هذا القانون اكتشفه نيوتن، وهو يعمل في الغرفة، وفي النظام الشمسي، وفي المجرة. لكن هل يظل صحيحًا عندما يتعلق الأمر بمئات الملايين من السنوات الضوئية؟
وجد علماء الفلك طريقة لاختبار ذلك مباشرة. أخذوا خرائط الإشعاع الخلفي الكوني — وهو توهج خافت متبقٍ من الانفجار العظيم — وطابقوها مع فهرس المجرات. عندما يمر ضوء هذا الإشعاع عبر سحابة من الغاز الساخن حول تجمع مجري ضخم، تتغير طاقته قليلاً. هذا الانزياح، المسمى بتأثير سونيايف-زيلدوفيتش الحركي (kinematic Sunyaev-Zeldovich effect)، يكشف السرعة التي يتحرك بها التجمع.
ضوء الخلفية الكونية سافر إلينا لمدة 13.8 مليار سنة. في طريقه، «اصطدم» بالغاز في تجمعات المجرات — وهذه الاصطدامات يمكن قياسها.
بمقارنة سرعات آلاف الأزواج من التجمعات على مسافات مختلفة، حسب العلماء كيف تعتمد قوة التجاذب على المسافة. وتبين أنها تتناقص بمعدل 1/r² ضمن هامش الخطأ. هذا يتوافق مع النسبية العامة ومع النموذج القياسي لعلم الكون.
وهكذا اجتاز قانون نيوتن الاختبار على أكبر المساطر المتاحة. الآن لدى علماء الكون أداة جديدة للبحث عن انحرافات عن الجاذبية المألوفة — إذا كانت موجودة أصلًا.
تأثير سونيايف-زيلدوفيتش سُمي تيمنًا بفيزيائيين سوفيتيين تنبآ به في سبعينيات القرن العشرين. اليوم يُستخدم للعثور على تجمعات المجرات في جميع أنحاء السماء.
g \propto \frac{1}{r^n}, \quad n = 2.1 \pm 0.3
تسارع التجاذب بين هالات المجرات يتناسب عكسيًا مع المسافة مرفوعة إلى الأس n؛ القيمة المقاسة لـ n قريبة من 2، كما في قانون الجذب العام لنيوتن.