سيشارك ثلاثة علماء في جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2019 لدورهم في اثنين من الاكتشافات الكونية الكبرى. تتضمن هذه الجائزة ميدالية لكل منها ومبلغ إجمالي قدره 9 ملايين كرونة سويدية (ما يزيد قليلاً عن 900000 دولار) يتم تقسيمها بينهم.
الشرح:جائزة نوبل
يذهب نصف الجائزة إلى جيمس بيبلز من جامعة برينستون بنيوجيرسي. اكتشف أدوات رياضية جديدة لدراسة الكون. تضمن بحثه دراسات الخلفية الكونية الميكروية أو CMB. كما يوحي هذا الاسم ، هذا خفيف (عند أطوال موجات الميكروويف). انبعث في وقت مبكر من تاريخ كوننا. يمكن العثور عليها الآن في جميع أنحاء السماوات ، ومن هنا جاء مصطلح "الخلفية". ساعد عمل بيبلز في النهاية في الكشف عن سمتين كونيتين غامضتين - المادة المظلمة والطاقة المظلمة.
النصف الثاني من الجائزة يذهب إلى ميشيل مايور في جامعة جنيف في سويسرا وديدييه كيلوز من جامعة جنيف وجامعة كامبريدج في إنجلترا. قاموا معًا باكتشاف أول اكتشاف لكوكب يدور حول نجم غير شمسنا. سيكون مجرد واحد من عدة آلاف من تلك الكواكب الخارجية وجدت نجومًا تدور في جميع أنحاء مجرة درب التبانة. ساعد العمل الذي قام به Mayor و Queloz في إعادة تشكيل فهم جوارنا الكوني.
كشف كلا الاكتشافين عن جوانب أساسية للكون لا يمكن رؤيتها بالعين البشرية.
يذهب نصف الجائزة. . .
ساعد عمل بيبلز في إثبات أن 5 بالمائة فقط من محتويات الكون هي المادة العادية التي تتكون منها الكواكب والأشخاص. الباقي عبارة عن مزيج من المادة المظلمة (حوالي 27 بالمائة) والطاقة المظلمة (حوالي 68 بالمائة). نادراً ما تمس هذه المادة المظلمة المادة العادية إلا من خلال الجاذبية. الطاقة المظلمة هي شكل من أشكال الطاقة التي تجعل الكون يتمدد بشكل أسرع.
يقول العلماء:مادة مظلمة
حصل اكتشاف CMB على جائزة نوبل في عام 1978. أدى اكتشاف الطاقة المظلمة إلى الحصول على جائزة نوبل في عام 2011.
في مؤتمر صحفي اليوم أعلن فيه عن مشاركته جائزة نوبل لعام 2019 ، قال بيبلز:"النظرية في أي من العلوم الطبيعية فارغة دون ملاحظة". وقال إن إظهار أن كوننا يتطور ، "كان بلا معنى بدون الدليل على أنه [تمدد] من حالة كثيفة حارة".
استخدم عضو لجنة نوبل والفيزيائي أولف دانيلسون فنجانًا من القهوة كاستعارة للكون المبكر. وشبه المادة العادية بقليل من السكر المرشوش في السائل الدوامي. قال إن هذا السائل الداكن هو المادة المظلمة والطاقة المظلمة. وقال إن ذلك الرش الصغير من السكر ، الذي يمثل المادة الطبيعية ، "هو ما يدور حوله العلم منذ آلاف السنين - حتى الآن".
علم الكونيات هو دراسة الكون. ومن خلال عمل بيبلز ، قال دانيلسون ، "تطور علم الكونيات إلى علم الدقة".
أشاد الفيزيائيون ببيبلز بعد سماعه بفوزه. قال الفيزيائي ديفيد جروس:"كان جيم من بين آباء علم الكونيات الفيزيائي". إنه رئيس الجمعية الفيزيائية الأمريكية. يقول بيبلز:"أرسى الأساس للنظرية المعيارية الناجحة بشكل ملحوظ الآن عن بنية الكون وتاريخه".
يوافق عالم الكونيات مايكل تورنر على أن بيبلز "لديه بصمات أصابعه في كل مكان" تلك النظرية القياسية. يعمل في إلينوي في جامعة شيكاغو. يقول إن بيبلز قد شارك "في كل تطور رئيسي في علم الكونيات على مدار الخمسين عامًا الماضية".
يلخص عالم الكونيات جو دانكلي ، الذي يعمل مع بيبلز في جامعة برينستون ، رد فعل علماء الكونيات في جامعتهم:"نعم ، بالطبع ، حصل على جائزة نوبل. لقد صنع هذا المجال ".
في مؤتمر صحفي عقد في وقت لاحق من اليوم في برينستون ، بدا بيبلز غارقًا في تقدير زملائه. قال ساخرًا:"الآن أعرف كيف يشعر نجوم موسيقى الروك". وأشار إلى أن الكثير من الأسئلة لا تزال في علم الكونيات. وتشمل هذه هوية المادة المظلمة والطاقة المظلمة. وأضاف:"يمكننا أن نكون على يقين تام من أننا عندما نكتشف جوانب جديدة للكون الآخذ في الاتساع والمتطور ، سنندهش ونندهش مرة أخرى".
يقول العلماء:كوكب خارج المجموعة الشمسية
بعد الانفجار العظيم ، قبل 13.8 مليار سنة ، كان الكون الرضيع عبارة عن ملاط متماثل تقريبًا من الطاقة والمادة. وتختلف كثافة مادته قليلاً فقط من مكان إلى آخر. يشرح عمل بيبلز كيف تحول الكون عبر دهور. بسبب قوة الجاذبية ، في الوقت الذي امتلأ فيه الكون بالبنى المعقدة ، مثل المجرات.
يقول بريامفادا ناتاراجان ، إن بيبلز "كان أحد الأشخاص الرئيسيين الذين طوروا الإطار الكامل لتشكيل الهيكل". وهي تعمل في جامعة ييل في نيو هافن بولاية كونيتيكت ، ولا تزال جسيمات المادة المظلمة تنتظر الكشف عنها. على الرغم من ذلك ، أظهر بيبلز أن "المادة المظلمة كانت في مقعد السائق" - مفتاح تشكيل هياكل الكون المرئي اليوم.
تمتد تلك الهياكل على نطاق واسع من مقاييس الحجم. في النهاية العليا توجد مجموعات من المجرات ، والتي يمكن أن تحتوي على آلاف المجرات بداخلها. وقد تستضيف كل من هذه المجرات بلايين النجوم أو أكثر. في النهاية الأصغر توجد النجوم وكواكبها. وشملت تلك الكواكب التي اكتشفها مايور وكيلوز. يقول ناتاراجان إن تكريم هذين الاكتشافين هو "احتفال بالفهم البشري لأكبر المقاييس وأصغر المقاييس. كلاهما حدود. "
على هذا النطاق الأصغر - الكواكب الخارجية
مثل المادة المظلمة والطاقة المظلمة ، لم يكن اكتشاف مايور وكويلوز لعام 1995 مرئيًا للعين البشرية أيضًا. يدور هذا الكوكب الخارجي ذو كتلة المشتري حول نجم شبيه بالشمس يُعرف باسم 51 Pegasi. اكتشفه العلماء من خلال مراقبة الطريقة التي تسحب بها جاذبية الكوكب النجم. هذا السحب جعل النجم يتأرجح ذهابًا وإيابًا قليلاً. في هذه العملية ، تحول ضوء النجم من الزرقة قليلاً إلى الأحمر قليلاً حيث تحرك النجم قليلاً باتجاه الأرض ثم بعيدًا عنها.
كان الكوكب الذي وجدوه ، 51 Pegasi b ، مختلفًا عن أي شيء موجود في نظامنا الشمسي. إنه أقرب إلى نجمه من عطارد إلى الشمس. اعتقد العلماء أنه من المستحيل أن تتشكل الكواكب العملاقة بالقرب من نجومها. حتى ، هذا هو ، وجدوا هذا.
يعتقد علماء الفلك الآن أن الكواكب العملاقة ربما تكون بعيدة عن نجومها ، ثم تهاجر لاحقًا إلى الداخل لتصبح كواكب المشتري الساخنة. منذ ذلك الحين ، تم استخدام فكرة أن مدارات الكواكب يمكنها تغيير المواقع حول نجومها لشرح بعض الألغاز في نظامنا الشمسي.
قال بيبلز خلال المؤتمر الصحفي:"إنه لمن الرائع بالنسبة لي أن أفكر ... أن لدينا نظرية جيدة جدًا عن كيفية تشكل الكواكب قبل اكتشاف أول كوكب خارج المجموعة الشمسية". "هذا توضيح جيد لطبيعة العلم ، أليس كذلك؟"
منذ اكتشاف 51 Pegasi b ، تم العثور على أكثر من 4000 كوكب خارجي يدور حول نجوم بعيدة. يمكن لعلماء الفلك الآن دراسة أنظمة الكواكب الفردية ومجموعات الكواكب ككل. يساعدهم على فهم كيفية تشكل العوالم الفضائية وتطورها. يخطط العلماء أيضًا لكيفية البحث عن علامات الحياة في الغلاف الجوي للكواكب الخارجية.
يقول ديفيد شاربونو:"هناك سبب للعثور على [51 Pegasi b] أولاً - إنه أسهل نوع من الكواكب يمكن العثور عليه. إنه خبير في الكواكب الخارجية بجامعة هارفارد في كامبريدج ، ماساتشوستس. بعد كل شيء ، ستؤثر الكواكب الكبيرة ذات المدار القريب على نجومها أكثر من غيرها.
منذ 51 Pegasi b ، وجد علماء الفلك كواكب أصغر وكواكب أكثر برودة - كواكب أكثر شبهاً بالأرض ، كما يقول شاربونو. في الواقع ، يشير إلى أن "هناك قدرًا هائلاً من الحماس في هذا المجال". يشعر الكثيرون أنه "باستخدام التلسكوبات الصحيحة ، يمكننا حقًا ... معرفة ما إذا كانت هناك حياة على الكواكب الأخرى أم لا."
يقول شاربونو "لقد حان الوقت" ليتم تكريم علوم الكواكب الخارجية بجائزة نوبل. يقول:"لقد اتفق المجتمع حقًا على أن اكتشاف 51 Peg كان الاكتشاف الذي أشعل المجال حقًا".
كان علماء الكواكب الخارجية الأخرى أكثر دهشة. سارة سيجر هي رائدة الكواكب الخارجية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، في كامبريدج أيضًا. لم تكن تتوقع أن يفوز مجالها بأعلى وسام. تقول:"لقد تأثرت كثيرًا".
وتعتبر الجائزة بمثابة دفعة كبيرة لعلوم الكواكب الخارجية ، على حد قولها. لا يزال البعض يرى أنها "محاولة تافهة ، تكاد تكون لجمع الطوابع" ، على حد قولها. لكنها ترى ذلك أكثر من ذلك بكثير. في غضون 25 عامًا فقط ، "انتقلنا من كوننا طرفًا غامضًا ومضحكًا إلى العلوم السائدة التي تستحق نوبل."
