اصطدامات الثقوب السوداء تكشف سرعة توسع الكون ✛

الأصل: "One Year and One Night to 1% in $$\mathbf{H_0}$$: Efficient Spectroscopic Strategy for Dark Siren Cosmology"
arXiv:2607.17284v1 · 2026-07-19 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
عشرة اندماجات مسجلة للثقوب السوداء وليلة واحدة عند التلسكوب كانت كافية لقياس سرعة توسع الكون بدقة تصل إلى 1%

تنبأ Albert Einstein بـالموجات الثقالية، وهي تموجات في الزمكان تنشأ عند تصادم الثقوب السوداء. وتلتقط أجهزة الكشف على الأرض هذه الإشارات وتحدد المسافة إلى مكان الحادث الكوني. لكن لحساب سرعة توسع الكون، نحتاج إلى دليل آخر: مدى سرعة ابتعاد المصدر. فقبل قرن تقريباً، اكتشف Edwin Hubble وGeorges Lemaître أن المجرات تتباعد، وكلما كانت أبعد زادت سرعتها. ويُقاس هذا التحرك عبر الانزياح الأحمر للضوء، ففي الفضاء المتوسع تتمدد موجات الضوء فاقدةً طاقتها. لكن المشكلة أن معظم اندماجات الثقوب السوداء غير مرئية للتلسكوبات. وتُسمى هذه المصادر بـ"السيرنات المظلمة": فالصوت موجود، لكن الضوء لا يُرى.

ولكي يتمكن العلماء من قياس سرعة الهروب، يبحثون عن المجرات التي تقع في نفس الرقعة من السماء التي أتت منها الموجة. كل هذه المدن النجمية مشتبه بها. وباستخدام التحليل الطيفي (تحليل الضوء إلى ألوانه) يُقاس الانزياح الأحمر لكل منها. ثم يجد أسلوب الاستدلال البايزي (الذي يأخذ في الاعتبار جميع البيانات المتاحة ويعيد حساب الاحتمالات) القيمة الأكثر ترجيحاً لسرعة التوسع. وهكذا يتحول عدم اليقين إلى دقة.

هامش خطأ قدره 0,98% يعني: إذا كانت سرعة التوسع 70 كم/ث لكل ميغابارسك (والميغابارسك يعادل 3 ملايين سنة ضوئية تقريباً)، فإن القيمة الحقيقية تكاد تكون محصورة بين 69,3 و70,7. وهذا النطاق الضيق كافٍ للفصل بين معسكري الفلكيين المتعارضين.

وأظهرت المحاكاة العددية الجديدة أن عشرة من السيرنات المظلمة ذات المواقع السماوية المحددة بدقة كافية. بعد ذلك، ليلة واحدة فقط باستخدام تلسكوب مسحي قوي (مثل DESI). حيث سيقيس أطياف مئات المجرات المرشحة في الرقعة السماوية المطلوبة. وبعد المعالجة الرياضية، ستبلغ الدقة حوالي 1%. أربع ساعات من وقت الرصد، ويُحسم نقاش دام عقداً.

هذه الدقة لا تسد الفجوة بين قياسات إشعاع الخلفية الكونية الميكروي والمستعرات العظمى فحسب، بل تتيح أيضاً التحقق مما إذا كان قانون الجاذبية المعدلة يتغير عبر مسافات شاسعة، وكيف تتصرف الطاقة المظلمة الغامضة. وستجري كاشفات الموجات الثقالية المستقبلية آلاف القياسات المماثلة، ليصبح المحيط الكوني شفافاً أمام العلم.

نحو 20% من أدق الإشارات تأتي من اتجاه تخفي فيه سحب الغبار الكثيف لدرب التبانة المجرات، مما يتطلب وقتاً أطول للرصد.

p(H_0|\{x\},CAT) \propto \mathcal{L}(\{x\}|H_0,CAT) \times \pi(H_0)
احتمال H0 بشرط المعطيات يتناسب مع دالة الاحتمال مضروبة في الاحتمال القبلي
N = \left\lceil \frac{\Delta\Omega_{90}}{\Omega_\text{FOV}} \right\rceil
عدد حقول الرؤية اللازمة لتغطية منطقة تموضع الحدث
العلماء
Adam RiessBrian SchmidtEdwin HubbleGeorges LemaîtreMaarten SchmidtSaul Perlmutter
المفاهيم
صفارة قياسية قياس المسافات الكونية قياس ثابت هابل ثابت هابل حدث مسح السماء الكبير تقليل ضوضاء كاشف الموجات الثقالية مرصد فيرا روبين شمعة قياسية