ملاحظات المجال العميق لـ JWST تتعارض مع المبدأ الكوني

أظهرت عمليات الرصد العميق التي أجراها تلسكوب جيمس ويب الفضائي ضمن مشروع المسح العميق المتقدم للمجرات الخارجية (JADES) بشكل قاطع أن معظم المجرات تدور في اتجاه معاكس لاتجاه دوران مجرة درب التبانة. هذا التباين في اتجاه دوران المجرات يتعارض مع المبادئ الكونية التي تفترض أن عدد المجرات التي تدور في اتجاه معين يكاد يكون مساوياً لعدد المجرات التي تدور في الاتجاه المعاكس. ينص المبدأ الكوني القياسي على أن الكون متجانس ومتناحٍ على نطاق واسع، أي أنه متماثل في جميع الاتجاهات، ولا يوجد تفضيل اتجاهي. لا يُعرف السبب الدقيق لهذا التناقض الملحوظ. ربما يكون المبدأ الكوني قاصراً عن استيعاب البنية واسعة النطاق للكون، وربما بدأ الكون بدوران، أو ربما يمتلك نمطاً كسرياً متكرراً.

المبدأ الكوني (CP) هو أحد الأفكار الأساسية في علم الكون. ووفقًا لهذا، فإن الكون متجانس ومتساوي الخواص على نطاق واسع بما فيه الكفاية، أي أن الكون هو نفسه في جميع الاتجاهات، ولا يوجد تفضيل اتجاهي. في سياق اتجاه دوران المجرات، فإن المبدأ الكوني القياسي يعني أن عدد المجرات التي تدور في اتجاه واحد يجب أن يكون مساويًا تقريبًا لعدد المجرات التي تدور في الاتجاه المعاكس. ومع ذلك، فقد أشارت الدراسات السابقة إلى أن هذا ليس هو الحال واقترحت عدم تناسق في اتجاه دوران المجرة. يُظهر التحليل الأخير للصور التفصيلية للغاية للمجرات في الكون المبكر التي قدمتها مسح جيمس ويب المتقدم العميق خارج المجرة (JADES) بشكل لا لبس فيه أن معظم المجرات في الحقول العميقة تدور في الاتجاه المعاكس لاتجاه دوران مجرتنا درب التبانة.

بفضل تلسكوب جيمس ويب الفضائي، بات بإمكان الجميع رؤية أن غالبية المجرات في أعماق الكون تدور في اتجاه معاكس لدوران مجرتنا درب التبانة. ولكن كيف يُعقل ذلك؟ ربما وُلد الكون يدور، أو ربما يكون ذلك ناتجًا عن المسافة وسرعة الدوران. https://t.co/R4ZuRhgaFn pic.twitter.com/8u3P9iHeJI
— ليئور شامير (@shamir_lior) ٥ فبراير، ٢٠٢٤

درب التبانة – المجرة التي نعيش فيها
1. مجرتنا درب التبانة هي مجرة حلزونية ذات بنية مسطحة على شكل قرص.
2. تدور جميع النجوم (بما في ذلك الشمس) والغاز في القرص حول مركز المجرة في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة (بالنسبة للمراقب فوق المستوى المجري).
3. تقع الشمس مع نظامها الكوكبي بأكمله بما في ذلك الأرض في الذراع الحلزوني الجبار-الدجاجة على بعد حوالي 25,000 سنة ضوئية من مركز المجرة وتستغرق حوالي 230 مليون سنة لإكمال دورة واحدة حول المركز.
4. الأرض، موقع ملاحظاتنا، تدور أيضًا حول مركز المجرة في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة مع كل شيء آخر في مجرة درب التبانة.

مسح JWST المتقدم العميق خارج المجرة (JADES)
1. الغرض: دراسة الكون المبكر
2. دراسة تكوين المجرات وتطورها من الانزياح الأحمر العالي إلى الظهيرة الكونية (المقابلة للانزياحات الحمراء لـ z = 2–3، عندما كان عمر الكون حوالي 2 إلى 3 مليارات سنة)
3. يستخدم التصوير بالأشعة تحت الحمراء والتحليل الطيفي في الحقول العميقة GOODS-S وGOODS-N (يتزامن GOODS-N مع حقل هابل العميق الشمالي، بينما يتزامن GOODS-S مع حقل تشاندرا العميق الجنوبي).
4. في العام الأول، عثر باحثو JADES على مئات المجرات المرشحة من أول 650 مليون سنة بعد الانفجار الكبير.

مسح أصول المراصد العظيمة العميقة (GOODS)
1. يجمع الملاحظات العميقة من ثلاثة مراصد عظيمة: تلسكوب هابل الفضائي، وتلسكوب سبيتزر الفضائي، ومرصد تشاندرا للأشعة السينية، بالإضافة إلى البيانات من تلسكوبات أخرى.
2. تمكن علماء الفلك من دراسة تشكل وتطور المجرات في الكون البعيد المبكر.
3. يهدف إلى توحيد الملاحظات العميقة للغاية من المراصد العظيمة التابعة لوكالة ناسا (سبيتزر، هابل وتشاندرا)، ومراصد هيرشل وXMM-Newton التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، وأقوى المرافق الأرضية.

في صور المجال العميق للكون المبكر، التي التقطها تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ضمن برنامج JADES، وُجد أن عدد المجرات التي تدور في الاتجاه المعاكس لاتجاه دوران مجرة درب التبانة أعلى بنسبة 50% من عدد المجرات التي تدور في نفس اتجاه دوران مجرة درب التبانة. وبالتالي، هناك عدم تناسق واضح في توزيع اتجاهات دوران المجرات في الكون المبكر.

السبب الدقيق وراء عدم التماثل المرصود، والذي يتعارض مع مبدأ علم الكون القياسي، غير معروف. لم يُثبت مفهوم "تجانس الكون وتماثل خواصه على نطاق واسع". ويبدو أن ملاحظات جيمس ويب للمجال العميق تُخالف هذا المبدأ. ربما يكون هذا المبدأ ناقصًا ولا يُظهر بدقة البنية واسعة النطاق (LSS) للكون المبكر.

تنتهك النماذج الكونية البديلة افتراض تماثل الخواص لمبدأ علم الكون القياسي ولكنها تفسر انتهاك التناظر المرصود في اتجاه دوران المجرة. علم الكونيات للثقب الأسود (BHC) ونظرية دوران الكون هو أحد هذه النماذج البديلة. ووفقًا لهذا، فإن الكون مستضاف داخل ثقب أسود في كون الأم. ولأن الثقب الأسود يدور، فإن الكون المستضاف داخل الثقب الأسود يدور أيضًا في نفس الاتجاه، وبالتالي فإن مثل هذا الكون له محور أو اتجاه دوران مفضل قد يفسر سبب وجود اتجاه دوران لمعظم المجرات المرصودة في مجال جيمس ويب العميق. البنية الكسرية للكون هي نموذج بديل آخر يعتمد على افتراض أن البنية واسعة النطاق للكون لها بنية كسرية. ينفي النمط الكسري المتكرر العشوائية في الكون ومن ثم انتهاك التناظر في اتجاهات دوران المجرات.

هناك احتمال آخر وهو أن المبدأ الكوني صحيح بالفعل، فالكون عشوائي، وأن عدم العشوائية المرصودة في اتجاه دوران المجرة في المجال العميق لتلسكوب جيمس ويب لراصد من الأرض هو تأثير سرعة دوران المجرات المرصودة مقارنةً بسرعة دوران درب التبانة على سطوعها. تبدو المجرات التي تدور في الاتجاه المعاكس لاتجاه دوران درب التبانة أكثر سطوعًا بسبب تأثير إزاحة دوبلر، ومن المرجح رصدها. ومع ذلك، نظرًا لضعف تأثير سرعة الدوران على سطوع المجرات، يصعب تفسير الملاحظات التي أُجريت من خلال برنامج جاديس وغيره من البرامج. ربما يؤثر جانب غير معروف من فيزياء دوران المجرات على هذه الملاحظات.

***

المراجع:

شامير ل.، ٢٠٢٥. توزيع دوران المجرات في المسح المتقدم العميق خارج المجرات التابع لتلسكوب جيمس ويب. النشرات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، المجلد ٥٣٨، العدد ١، مارس ٢٠٢٥، الصفحات ٧٦-٩١. نُشر في ١٧ فبراير ٢٠٢٥. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staf292

أخبار جامعة ولاية كانساس - دراسةٌ لباحثٍ من جامعة ولاية كانساس تُقدم ملاحظةً مُحيّرة حول دوران مجرة درب التبانة، وهي مجراتٌ في الفضاء السحيق. نُشرت في ١٢ مارس ٢٠٢٥. متوفرة على https://www.k-state.edu/media/articles/2025/03/lior-shamir-james-webb-space-telescope-spinning-galaxies.html

جمعية ماكس بلانك. أخبار - مهمة إنقاذ المبدأ الكوني. نُشر في ١٧ سبتمبر ٢٠٢٤. متوفر على https://www.mpg.de/23150751/meerkat-absorption-line-survey-and-the-cosmological-principle

ألوري بي كيه وآخرون (٢٠٢٣). هل يتوافق الكون المرئي مع المبدأ الكوني؟ الجاذبية الكلاسيكية والكمية، المجلد ٤٠، العدد ٩. نُشر في ٤ أبريل ٢٠٢٣. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6382/acbefc