عدسات كونية توأم ستساعد في فك لغز الطاقة المظلمة

Original: "Strong Lensing Tomography: Double and pseudo multi-source plane strong gravitational lensing to constrain dark energy"

· Paras Sharma, Simon Birrer, Narayan Khadka, Timo Anguita, Adam Bolton, Sydney Erickson, Phil Holloway, Tian Li, Phil Marshall, Dieu D. Nguyen, Graham P. Smith, Crescenzo Tortora, Bryce Wedig, the Strong Lensing Science Collaboration, the LSST Dark Energy Science Collaboration

arXiv:2607.01005v1 · 2026-07-01 · CC BY 4.0 · ⏱ 1 دقيقة · Cosmology

ابتكر العلماء طريقة لاستخدام عدسات كونية متشابهة لمعرفة طبيعة الطاقة المظلمة.

الملخّص

تساعد العدسات الجاذبية في قياس توسع الكون. بدلاً من العدسات المزدوجة النادرة، استخدم الفلكيون آلاف الأزواج العادية من العدسات لقياس الطاقة المظلمة. فكر في الأمر كاستخدام العديد من المساطر القصيرة بدلاً من شريط طويل واحد: كل منها أقل دقة بمفرده، لكنها معاً تعطي صورة أفضل. هل يمكن لهذه الخدعة أن تكشف ما يسرّع الكون؟

الروابط في شبكة المعرفة 1

تخيل نظارات مكبرة كونية هائلة - مجرات ضخمة تحني جاذبيتها ضوء الأجسام البعيدة. هذه الظاهرة تسمى العدسية الثقالية. إنها تساعد الفلكيين على النظر في أعماق الكون. في ثلاثينيات القرن العشرين، اقترح فريتز زفيكي استخدام المجرات كعدسات، واكتشف إدوين هابل توسع الكون، والذي يُفسر اليوم باستخدام الطاقة المظلمة.

لقياس سرعة توسع الكون بدقة، يحتاج العلماء إلى تشكيل خاص: عندما تحني نفس المجرة-العدسة ضوء مصدرين بعيدين في آن واحد. لكن هذه العدسات المزدوجة نادرة جدًا. ابتكر علماء الفيزياء الفلكية حلاً بديلاً: بدلاً من انتظار حالة نادرة، يبحثون عن أزواج من العدسات المتطابقة تقريبًا. هذا يشبه أنك بحاجة إلى نظارتين مكبرتين متطابقتين تمامًا لمقارنة أشياء بعيدة، لكن لا يمكنك العثور على نظارة واحدة ذات بؤرتين مختلفتين. تأخذ نظارتين منفصلتين ولكن مصنوعتين وفق نفس القالب - وتشابههما يسمح بقياس دقيق.

من المثير للاهتمام أن إضافة حجاب غير مرئي من الكتلة المتجانسة (ما يسمى المادة المظلمة) عبر السماء لا يغير صورة العدسة، لكنه يشوه تقديراتنا لكتلتها الحقيقية بشدة - يُطلق على هذا اللغز اسم انحلال الصفيحة الكتلية.

قام العلماء بنمذجة عدد هذه العدسات شبه المزدوجة التي يمكن أن يجدها تلسكوب LSST المستقبلي. اتضح أنه خلال 10 سنوات سيكتشف حوالي 86 ألف زوج مناسب. بتحليل هذه الأزواج، يمكن حساب معادلة حالة الطاقة المظلمة بدقة لا تقل عن الطرق الحديثة الأخرى. علاوة على ذلك، يساعد هذا بالتزامن في معالجة انحلال الكتلة - الطريقة تعاير بنفسها "الوزن الزائد" الذي تضيفه المادة المظلمة. دقة هذا القياس مماثلة لبيانات المستعرات العظمى والتحليل الطيفي لـلمجرات البعيدة، حيث يُستخدم ثابت هابل.

🎯 انحلال الصفيحة الكتلية يشبه موقفًا تضيف فيه غطاءً غير مرئي من الكتلة المتساوية عبر السماء كلها - لا تتغير صورة العدسة، لكن الكتلة الحقيقية للمجرة العدسية تصبح مختلفة تمامًا.

\beta = \frac{D_{ds1} D_{s2}}{D_{ds2} D_{s1}}

العامل الهندسي لنسبة المسافات للعدسة المزدوجة. D_s1 و D_s2 هما مسافتا القطر الزاوي إلى المصدرين، و D_ds1 و D_ds2 هما المسافتان من المشتت إلى المصدرين. تعتمد هذه القيمة فقط على علم الكونيات ولا تتطلب معرفة المقياس المطلق للمسافات.

\beta_{E,\text{pl}} = \left( \beta - (1-\lambda)(1-\beta) \right)^{\frac{1}{\gamma_{\text{pl}}-1}}

نسبة أنصاف أقطار أينشتاين للعدسة شبه المزدوجة مع أخذ انحلال مستوى الكتلة وملف الكثافة الأسّي في الاعتبار. هنا λ هي معامل MST، الذي يبين مدى مبالغتنا في تقدير الكتلة أو التقليل منها بسبب تأثير المستوى؛ و γpl هو ميل ملف الكثافة الشعاعي في المشتت.

أنا المؤلف

عدسات كونية توأم ستساعد في فك لغز الطاقة المظلمة