ساعات متحجرة: كيف تقيس المجرات الأثرية تسارع الكون ✛

الأصل: "CORN -- Chronometers of Relic Nature I: The first estimate of the expansion rate of the Universe using compact relic galaxies"
arXiv:2608.10163v2 · 2026-08-10 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
لأول مرة، استُخدمت مجرات أثرية نادرة لم تتغير منذ مليارات السنين كساعات لقياس معدل توسع الكون.

في قلب مدينة قديمة يقف برج بساعة لم تُضبط منذ بنائها. من تأخرها يمكن حساب كم تمدد الزمن منذ ذلك الحين. في الفضاء، تلعب المجرات الأثرية دور هذه الأبراج، وهي تجمعات نجمية كثيفة تشكلت في أول مليارات السنين ولم تندمج مع جيرانها منذ ذلك الحين ولم تولد نجومًا جديدة. ضوءها هو بصمة العمر، مجمدة في الطيف.

المجرة الأثرية، بكتلة مماثلة لدرب التبانة، يبلغ نصف قطرها حوالي 2 كيلوبارسيك فقط — أي أقل بعشر مرات. هذا الاكتناز هو علامة على أنها تجنبت الاندماجات الكبرى.

اختار علماء الفلك 189 من هذه الأجسام وقاسوا لكل منها مؤشر الطيف Dn4000 — وهي كمية تتغير مع تقدم عمر النجوم: عند النجوم الشابة تكون أقل، وعند القديمة أكبر. من خلال التغير في هذا المؤشر من مجرة إلى أخرى على مسافات مختلفة، يمكن حساب مدى سرعة توسع الكون في اللحظة التي غادر فيها الضوء هذه الأنظمة. هذه هي طريقة الساعات الكونية: بدلاً من افتراض مكونات الكون، ننظر إلى "دقات" النجوم المتقدمة في العمر.

النقطة الدقيقة الأساسية هي التركيب الكيميائي. النجوم الغنية بعناصر ألفا (الأكسجين، المغنيسيوم، السيليكون) تتقدم في العمر بشكل مختلف، وإذا لم يؤخذ ذلك في الاعتبار، ستبدأ الساعات في الكذب. أظهر العمل أن الاختلافات في إثراء ألفا تساهم بشكل ملحوظ في الخطأ.

التقدير النهائي لمعدل التوسع: 85±53 كيلومترًا في الثانية لكل ميجابارسيك. الخطأ الإحصائي لا يزال كبيرًا — بسبب العدد الصغير من المجرات المناسبة. لكن الخطأ المنهجي بلغ 13% فقط — وهو من أدنى المستويات بين جميع القياسات بالساعات الكونية. في السابق، كان من غير الواضح ما إذا كان يمكن الوثوق بهذه "المتحجرات"؛ الآن نرى أن بساطتها هي ميزة.

مع ظهور مسوحات الجيل الجديد مثل Euclid وRubin، سيزداد عدد المجرات الأثرية المؤكدة بمقدار مراتب. عندها سيكون من الممكن التحقق بشكل مستقل من اللغز الرئيسي في علم الكونيات — التناقض بين الطرق المختلفة لقياس معدل التوسع. الساعة التي لم تُضبط منذ 10 مليارات سنة، ستُظهر أخيرًا الوقت الدقيق للكون.

المجرات الأثرية متراصة جدًا لدرجة أنه بكتلة مماثلة لكتلة درب التبانة، يبلغ نصف قطرها حوالي 2 كيلوبارسك فقط — أي أصغر بنحو 10 مرات. لقد عاشت أكثر من 10 مليارات سنة دون أن تندمج مع مجرات أخرى أو تكوّن نجومًا جديدة.

H(z) = -\frac{1}{1+z}\frac{dz}{dt}
معدل تمدد الكون عند انزياح أحمر z
D_n4000 = A(Z,[\alpha/Fe],M)\cdot age + B
اعتماد خطي للمؤشر الطيفي على العمر
H(z) = -\frac{1}{1+z} A \frac{dz}{dD_n4000}
معدل التمدد من التغير المرصود للمؤشر
العلماء
Adam RiessBrian SchmidtEdwin HubbleGeorges LemaîtreMaarten SchmidtSaul Perlmutter
المفاهيم
تسلسل زمني كوني عمر الكون ثابت هابل تمدد كوني كيلومتر في الثانية لكل ميجابارسيك الكون المرصود معاملات كونية تعداد نجمي علم الآثار الكيميائي المجري علم الكون علم الآثار النجمي مجرات ذات انزياح أحمر عالٍ هابل مسطرة قياسية