أصداء المستعرات العظمى: قياس جديد لثابت هابل ✛ ✦

الأصل: "A new $$H_0$$ measurement with SNe Requiem and Encore using $$\texttt{Gravity.jl}$$"
arXiv:2606.25205 · 2026-06-23 · CC BY-SA 4.0 · 2 دقيقة
التأخرات الضوئية من مستعرين عظمَيين داخل عدسة جاذبية أصبحت مقياسًا زمنيًا مستقلًا يقيس سرعة تمدد الكون.

طوال القرن الماضي، قاس علم الكونيات سرعة تمدد الكون باستخدام المستعرات العظمى، والانزياحات الحمراء، والخلفية الكونية الميكروية. لكن القياسات الدقيقة أدت إلى دراما: قانون هابل لم يعد قانونًا، فالطرق المختلفة تعطي قيمًا لـثابت هابل متباعدة بنحو 5 انحرافات معيارية. هذا هو 'توتر هابل'، وهو يشير إلى صدع في أساس نموذج ΛCDM الكوني. اكتشف إدوين هابل التمدد، وزوده ألبرت أينشتاين بهندسة الزمكان، واقترح فريتس زفيكي استخدام العدسات الجاذبية كتلسكوب طبيعي. الآن استخدم الفلكيون هذه الخدعة البصرية لالتقاط أصداء المستعرات العظمى البعيدة، واستنبطوا من تأخراتها وتيرة مستقلة للتمدد. كما لو أننا نستنتج حجم قاعة واسعة من أصداء خطوات فيها.

في تجمع المجرات MACS J0138، على بعد مليارات السنين الضوئية، أقام مستعران عظميان من النوع Ia — SN Requiem و SN Encore — عرضًا مذهلاً: انقسم ضوء كل منهما إلى عدة صور تصل إلينا بتأخرات زمنية مختلفة. يشبه هذا ضربة الرعد الواحدة التي تولد سلسلة من الدويّات بانعكاسها على سفوح وادٍ، ففارق زمن وصول الصوت يكشف هندسة الوادي. أعاد الفلكيون بناء تضاريس حقل الجاذبية بالتفصيل من خلال 23 صورة متعددة لثمانية مصادر خلفية، سجلها هابل وجيمس ويب، وباستخدام مطيافية جهاز MUSE.

عُثر على SN Requiem مصادفة في أرشيف صور هابل لعام 2016، بينما 'شقيقتها' SN Encore اشتعلت في عام 2023 وكأنها بموعد محدد: ألعاب نارية كونية اثنتان في مجرة واحدة، أبرزتهما العدسة. إنه حدث فائق الندرة.

تمت نمذجة كتلة التجمع باستخدام الحزمة البايزية Gravity.jl: وُصفت المادة المظلمة بتوزيع إهليلجي، والمجرات المرئية بعلاقات تحجيم، فيما حددت الطاقة المظلمة، ضمن إطار ΛCDM، الهندسة الكونية العامة. قدمت منحنيات اللمعان للمستعرين العظمين التأخرات الزمنية بدقة تصل إلى أيام. بالنسبة لـ Encore، تسبق إحدى الصور الأخرى بـ 38 يومًا، بينما تصل الأبطأ بعد 3177 يومًا. أما Requiem فيتأخر صداه الأخير نحو 11 سنة — إذ يُنتظر وصوله بحلول عام 2027. أسفر التحليل المشترك عن H₀ = 67.0+9.3-7.8 كم/ث/ميغافرسخ، وهي قيمة تكاد تتطابق مع تقديرات الخلفية الميكروية والتذبذبات الباريونية.

الصورة الرابعة المنتظرة لـ SN Requiem ستبهر التلسكوبات في عام 2027، وسيضغط توقيتها الدقيق مجال الشك في H₀ إلى 3–5%. هكذا تتحول العدسات الجاذبية إلى ميقاتيات على المستوى الكوني.

لا تؤكد هذه النتيجة صورة الكون المبكر وحسب، بل تزيد من حدة توتر هابل: تنحاز طريقة العدسات المستقلة إلى المعاملات الكونية لا إلى القياسات المحلية. الأمر أشبه بساعة واحدة تُقرأ من زوايا مختلفة فتبدو سرعتها متباينة. قد يكمن الحل في خصائص الطاقة المظلمة، أو في أخطاء منهجية لم تُصحح بعد، أو حتى في مراجعة قوانين الجاذبية. ستعمل المراقبة المستمرة وحساب السطوع السطحي للأقواس على تنقيح النموذج. ومع بدء تشغيل مرصد روبين، سيزداد عدد المستعرات العدسية بمقادير أسية، وسيتحول الأسلوب إلى مقياس كوني معياري. وفي عام 2027 سنلتقط الصدى الأخير من Requiem — وربما نسمع حينها موسيقى هادئة لفيزياء جديدة، مدونة في تأخرات الضوء.

عُثر على SN Requiem بالصدفة — كانت كامنة في صور أرشيفية من 'هابل' لعام 2016. أما شقيقتها SN Encore فقد حُسب وصولها لاحقًا وجرى التقاطها عمدًا في المكان المناسب. مستعران أعظميان في مصيدة جاذبية واحدة — ضربة حظ مضاعفة تزيد من وثوقية المقياس الكوني.

\Delta t_{ij} = \frac{D_{\Delta t}}{c} [\tau(\theta_i) - \tau(\theta_j)]
التأخر بين زوج من الصور يتناسب مع فرق الجهد الثقالي للمسارين ومع ما يُسمى 'المسافة الزمنية' D_Δt التي تعتمد عكسيًا على H₀.
D_{\Delta t} = (1+z_l) \frac{D_l D_s}{D_{ls}}
D_Δt تربط المسافات إلى العدسة، إلى المصدر، وبينهما؛ وهذه القيمة تُشكل جسرًا بين التأخر وH₀، وتحدد عمليًا مقياس الساعات الكونية.
العلماء
Adam RiessBrian SchmidtEdwin HubbleGeorges LemaîtreMaarten SchmidtSaul Perlmutter
المفاهيم
مسح السماء الكبير