تلسكوب كندي يرسم خريطة الهيدروجين ويكشف أسرار الكون

يمكن لتلسكوب كندي أن يرسم خريطة للهيدروجين في الكون المبكر دون الاستعانة ببيانات تلسكوبات أخرى، وهذا قد يجعل البحث عن طبيعة الطاقة المظلمة أسرع وأقل كلفة. هذا ما أظهره فريق مشروع CHIME (التجربة الكندية لرسم خرائط شدّة الهيدروجين)، الذي نجح في تتبّع الوهج الراديوي الخافت للهيدروجين بصورة مستقلة تماماً.

ما الذي تغيّر في طريقة رسم الخرائط؟

صُمّم CHIME أصلاً لدراسة الطاقة المظلمة. وهو قادر على التقاط الانبعاثات الراديوية الخافتة الصادرة عن الهيدروجين في الكون البعيد. غير أن خرائطه السابقة كانت تحتاج إلى «التقاطع الترابطي» (Cross-correlation) مع بيانات مسوحات المجرات التي أجرتها تلسكوبات أخرى.

كان لذلك ثمنان. الأول مالي، إذ كلّفت تلك العمليات ملايين الدولارات. والثاني علمي، إذ اقتصرت على المناطق التي تتشكّل فيها النجوم، أي المناطق الكثيفة بما يكفي لولادتها. أما الآن فيستطيع CHIME رسم الوهج الراديوي للهيدروجين من تلقاء نفسه.

يقول مارك هالبرن، الباحث الرئيسي في المشروع بجامعة بريتش كولومبيا: «هذه تقنية جديدة كلياً لاستكشاف الكون، قدّمتها أداةٌ تصوّرها كنديون وبنَوها». ويضيف: «إنها خطوة جريئة في برنامج علم الكونيات العالمي، وقصة نجاح كندية». وقد وردت هذه التصريحات في بيان لهالبرن حول المشروع.

لماذا الهيدروجين بالذات؟

ويشرح أرناب تشاكرابورتي، عضو الفريق في جامعة تورونتو: «الهيدروجين هو العنصر الأكثر شيوعاً في الكون والمادة الخام التي تتشكّل منها النجوم». ويضيف أن انبعاثه الراديوي الخافت «يعمل كأنه أداة تتبّع كونية، تكشف كيف تتوزّع المادة عبر الفضاء».

ماذا وجد الفريق في بيانات 2019؟

حلّل الفريق بيانات رصد استمرت 94 ليلة في عام 2019، ورصدت هيدروجين يعود إلى زمن كان فيه عمر الكون 5 مليارات سنة. وبحسب التحليل، كانت نسبة الهيدروجين الذري المتعادل في ذلك الوقت نحو 2% فقط.

Loading image...

يقول شبّير شيخ، عضو الفريق في جامعة ولاية أريزونا: «تشير بياناتنا إلى أن نحو 2% من الهيدروجين في الكون كان في صورة ذرية متعادلة في ذلك الوقت، بما يتّسق عموماً مع قياسات أخرى». ويرى أن هذا الاتساق مهمّ، لأنه يعني أن الطريقة المستقلة تعطي نتائج في مدى ما قاسته أساليب أخرى. ويضيف: «من خلال قياس كيفية توزّع هذا الهيدروجين وتكتّله، يمنحنا CHIME وسيلة جديدة لاختبار فهمنا لكيفية تشكّل المجرات وتطوّرها».

نُشر البحث في ورقتين علميتين في مجلة «أستروفيزيكال جورنال» (The Astrophysical Journal)، وهما متاحتان عبر الرابطين: الورقة الأولى والورقة الثانية.

ما علاقة ذلك بالطاقة المظلمة ومصير الكون؟

بدأت الطاقة المظلمة تؤثّر في الفضاء بعد أن توقّف التمدّد الذي أطلقه الانفجار العظيم، ثم أخذت تُسرّع توسّع الكون. وهي تمثّل 68% من الميزانية الكلية للمادة والطاقة فيه. ومع ذلك لا يعرف العلماء مصدرها ولا كيف ستتصرّف مستقبلاً.

وتتفرّع التصوّرات الممكنة للنهاية بحسب سلوكها. فإذا ازدادت قوتها فقد ينتهي الكون إلى «الموت البارد» أو إلى «التمزّق العظيم» (Big Rip). وإذا ضعفت، فقد تتغلّب الجاذبية وتقود إلى «الانسحاق العظيم» (Big Crunch)، حيث ينهار الكون إلى نقطة تفرّد شبيهة بتلك التي بدأ منها الزمن.

لهذا تتجاوز قيمة رسم خريطة الهيدروجين توفير المال. فكلما أمكن تتبّع توزّع المادة عبر مراحل أبعد من تاريخ الكون، أصبح بالإمكان اختبار هذه السيناريوهات بدقة أكبر.

ما الخطوة التالية؟

جمع CHIME حتى الآن بيانات سبع سنوات، في مقابل 94 ليلة فقط من عام 2019 استند إليها التحليل المنشور. ويطمح الفريق إلى رسم خريطة للهيدروجين تعود إلى ما بعد 3 مليارات سنة من الانفجار العظيم. وسيُظهر الأرشيف الأوسع ما إذا كانت نتيجة الـ 2% ستصمد على مدى زمني أطول، وما إذا كانت التقنية المستقلة قادرة على تضييق الخيارات أمام الطاقة المظلمة.