اكتشافات الانفجارات الراديوية تكشف أسرار الكون المظلم

في كلّ ثانية، يخترق جسدَك ما يقارب مئة تريليون جسيمٍ شبحيّ تُسمّى النيوترينوات، دون أن تشعر بها أو تتفاعل معها. وفي كلّ لحظة، تنتشر في أرجاء الكون انفجاراتٌ راديوية سريعة لا تدوم سوى أجزاء من الثانية، تقطع مليارات السنوات الضوئية قبل أن تصل إلى مستقبلاتنا على الأرض. اليوم، يكتشف علماء الفيزياء الفلكية أنّ هذين الظاهرتين المتباعدتين يمكن أن يُضيئا معاً أحد أعمق أسرار الكون: كيف يتوزّع المادة في الفضاء، وما الذي يُشكّل 95% من محتوى الكون الذي لا نراه.

ما الانفجارات الراديوية السريعة، ولماذا تهمّنا؟

الانفجارات الراديوية السريعة (Fast Radio Bursts — FRBs) هي ومضاتٌ مكثّفة من موجات الراديو تنبثق من النجوم المغناطيسية (المغناطارات)، وهي نجومٌ ميتة تدور بسرعةٍ هائلة وتمتلك حقولاً مغناطيسية شديدة القوة. وحين تشقّ هذه الانفجارات طريقها عبر مليارات السنوات الضوئية، تمرّ بسحب الغاز والغبار الكونية التي تُعدّل إشاراتها بطريقةٍ يمكن قياسها بدقّة.

نشر فريقٌ من الباحثين في مجلة «Nature Astronomy» بتاريخ 8 سبتمبر 2024 دراسةً حلّلت نحو 100 انفجار راديوي سريع، في ما يُعدّ أوّل قياسٍ من نوعه للتأثير الذي يُحدثه ما يُسمّى «التغذية الراجعة المجرّية» (Galactic Feedback) على مدى تكتّل المادة بين المجرّات. وتكمن أهمية هذا الاكتشاف في أنّه يفتح نافذةً جديدة لفهم المادة المظلمة والطاقة المظلمة وكتلة النيوترينوات وهي ثلاثة من أكبر الألغاز في علم الكونيات الحديث.

Loading image...

حين تبدو التأثيرات متشابهة... والخطر في عدم التمييز

تُهيمن المادة المظلمة والطاقة المظلمة على 95% من ميزانية الكون من المادة والطاقة؛ فالطاقة المظلمة وحدها تُمثّل 68%، والمادة المظلمة 27%، فيما لا تُشكّل المادة العادية التي نراها ونلمسها سوى 5%. ومع ذلك، تظلّ طبيعة هذه المكوّنات الخفيّة لغزاً يُحيّر الفيزيائيين.

يُضاف إلى هذا التعقيد أنّ الثقوب السوداء الهائلة في مراكز المجرّات تُطلق كمياتٍ ضخمة من الطاقة تُعيد توزيع الغاز المحيط بها عبر مسافاتٍ شاسعة، في ظاهرةٍ تُعرف بالتغذية الراجعة المجرّية. وهنا تكمن المعضلة التي يصفها Vikram Ravi، أستاذ علم الفلك في Caltech، بقوله: «عملية التغذية الراجعة تُخفّف الغاز حول المجرّات، وتُعيد توزيع المادة عبر مسافاتٍ شاسعة. إنّها تُنعّم تكتّلات المادة بطريقةٍ تبدو مذهلة الشبه بما تفعله النيوترينوات الضخمة، أو بما تتنبّأ به نظريات الطاقة المظلمة والمادة المظلمة. ما لم يتمكّن العلماء من قياس هذا الإسهام من التغذية الراجعة بشكلٍ مستقل، فلن يستطيعوا التمييز بين هذه التأثيرات.»

ما توصّل إليه الفريق هو أنّ تأثير التغذية الراجعة في تنعيم تكتّلات المادة أضعف ممّا كانت القياسات السابقة تُشير إليه. وهذا بحدّ ذاته نتيجةٌ ذات قيمة، لأنّها تُساعد على فصل هذا التأثير عن التأثيرات الكونية الأخرى.

وتُلخّص Kritti Sharma، طالبة الدكتوراه في Caltech، أهمية هذا المسار البحثي بقولها: «لقد أثبتنا أنّ الانفجارات الراديوية السريعة تُمثّل أداةً رائدة لرصد توزيع المادة في الكون. يمكن استخدام بيانات هذه الانفجارات لتعزيز تجارب علم الكونيات التي تسعى إلى الإجابة عن أسئلةٍ تتعلق بالمادة المظلمة والطاقة المظلمة وكتلة النيوترينوات.»

ما الذي ينتظرنا في 2029؟

تبقى العيّنة المدروسة نحو 100 انفجار راديوي صغيرةً نسبياً، وهو ما تعترف به Elisabeth Krause من جامعة Arizona بصراحة: «تحليلنا للانفجارات الراديوية السريعة يكشف كيف يُثبّط الغاز المُقذوف بفعل التغذية الراجعة الفلكية البنية الكونية. وهذا مذهلٌ بالنظر إلى أنّ عيّنتنا لم تتجاوز مئة انفجار. هذه مجرّد البداية.»

البداية الحقيقية ستكون عام 2029، حين يبدأ تشغيل مصفوفة Deep Synoptic Array التابعة لـ Caltech في ولاية Nevada، وهو تلسكوبٌ راديوي يُتوقّع أن يرصد عشرات الآلاف من الانفجارات الراديوية السريعة. عندها، قد يتحوّل هذا المسبار الكوني من أداةٍ واعدة إلى مرجعٍ أساسي في خرائط الكون غير المرئي.