يجب أن يكون للجسم الأسود طيف

قبل فصل الكون فإنه كان مليئاً بالبلازما والفوتونات، والتي تنشر باستمرار كل المادة المتأينة. ذلك يجعل من الكون ذا امتصاص مثالي، ولا يمكن للفوتونات مغادرة الكون، لذا من شأنها أن تشغل الكون كله (أو على الأقل الجزء الذي كان على علاقة سببية) في التوازن الحراري.

على هذا النحو لا يمكننا وصف الكون في الواقع الذي يمتلك فيه درجة حرارة فريدة من نوعها، في الديناميكا الحرارية الكلاسيكية، يكون للفوتونات المنبعثة من جسم أسود عند درجة حرارة معينة توزيعاً محدداً جداً من الطاقات. كما أظهر "تولمان شويلد في عام 1934م. طيف الجسم الأسود سيبقي طيف جسم أسود (وإن كان ذلك في انخفاض درجة الحرارة) من حيث الانزياح نحو الأحمر.

واقترح وجود هذا الإشعاع لأول مرة من قبل (جامو) جنبا إلى جنب مع (ألفرد هيرمان) عام 1948م. التوقعات الأولية الصحيحة تنص على أن درجة حرارة الإشعاع، والتي يمكن أن يكون الضوء المرئي في نقطة الفصل، والتي ستنتقل إلى منطقة الميكرويف في مجال الطيف الكهرومغناطيسي عند هذه النقطة، يرتبط مع حقيقة أن مصدر الإشعاع يضعه (وراء) مصادر الضوء الطبيعي مثل النجوم والمجرات، والتي استوحت اسمها منها: (خلفية أشعة الميكرويف الكونية (the Cosmic Microwave Background Radiation ; CMBR or, CMB)، وهنالك وجود تباينات كبيرة في مثل هذه. ومن المهم أن نضع في اعتبارنا أن التنبؤ يعتمد بقوة على عدد من ذلك الوقت.

وقد اعتمدت قياسات وتجترب كثيرة ومنذ فترة طويلة وتكلل الكثير منها بالصواب والفشل لغرض الحصول على قياسات واضحة ودقيقة ، ومنذ ذلك الحين، تحسنت قياسات توزيع درجات الحرارة والطاقة من قبل CMBR بشكل كبير. لاقت هذه القياسات من الأرض صعوبات منها ان أشعة الميكرويف تمتص من قبل بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي للأرض. وللتخلص من هذه الظاهرة استخدم علماء الكون مناطيد على علو شاهق، إضافة إلى الصواريخ الباليستية والتجارب الفضائية.

وكانت التجربة الأكثر شهرة مع التركيز على درجة الحرارة لـ CMBR على القمر الصناعي (مكتشف خلفية الأشعة الكونية COBE satellite). والذي كان مرابطاً حول مدار الأرض للحصول على البيانات للفترة من 1989- 1993، وكان يقوم بتجارب مختلفة الأغراض، والواقع لم يكن غرضه هو التنبؤ الحقيقي من BBT، وإنما هو للتحقق. ومنذ قام جامو بوضع قياس درجة الحرارة CMBR، فقد توقع بوجود اختلاف فيما لو أخذ الاعتبار ظروف التجارب. وقد وجد فعلاً اختلافاً كبيراً في القيمة بنهاية المطاف.

وبالتالي، يمكن أن تكون حجة، هو الحصول على قيمة أصح، وذلك عن طريق ضبط معالم نظرية للرصد. وهي تفتقد نقطتين:

 * الحل ليس في درجة الحرارة فقط:

في غياب BBT لن يكون هنالك أي سبب لتوقع موحد لخلفية إشعاع الموجة في الكون ويلاحظ من النجوم، على وجه الخصوص غياب الخطوط الطيفية القوية بشكل ملحوظ في طيف CMBR. ويمكن إجراء تنبؤات مماثلة لخلفية الإشعاع في أجزاء أخرى من الطيف الكهرومغناطيسي (على سبيل المثال، خلفية أشعة إكس من سوبرنوفا – النجوم المتفجرة - البعيد والكوارزات)، وتوزيع لتلك الخلفيات هي من مكان قريب وموحد كما نراه مع CMBR.

* كيفية عمل العلم:

لا توجد نظرية مادية مستقلة عن المقاسات الحرة التي تحدد من المراقبة اللاحقة. هذا صحيح من جاذبية نيوتن والنسبية العامة (مع ثابت نيوتن)، وصحيح مع ميكانيكا الكمومية، والإلكتروديناميكية الكمومية (ثابت بلانك، شحنة الإلكترون) وصحيح مع علم الكونيات وكما ذكرنا، أن اختبار نظرية لا يعني أي تنبؤ وبدلاً من ذلك، فإن الاختبار الحقيقي هو ما إذا كان النموذج يمكن أن يتطابق مع الملاحظات الأخرى مرة واحدة والتي يتم معايرتها مقابل معلومات مجموعة بيانات واحدة. يأتي الإختبار النهائي لأصل الكون لـ CMBR من البحث في المجرات البعيدة، منذ الوقت الماضي لانبعاث الضوء من المجرات، وتتوقع بأن درجة حرارة لـ CMBR في ذلك الوقت كانت في ا المقابل أعلى. ومن خلال دراسة توزيع من هذه المجرات، يمكن أن تحصل على قياس خام لدرجة الحرارة لـ CMBR في الوقت عندما يلاحظ الضوء المنبعث الآن. ويظهر الوضع الحالي لهذا القياس، والتي قدمها (رايت Ned Wright), دقة هذا القياس الواضح لا تقترب كثيراً كما هو في بيانات COBE data، لكنها تتفق مع توقعات BBT الأساسية لتطور درجة حرارة لـ CMBR مع الانزياح نحو الأحمر (وتختلف كثيراً مع ما هو متوقع حول التي تنشأ من الانزياح الأحمر لضوء النجوم أو ما يشبه ذلك).

مواضيع ذات صلة

Cosmic synchrotron radiation

Universal gravitation

Kepler’s laws

The Relation of Physics to Astronomy

الكوارث الكونية والنجوم النيوترونية والثقوب السوداء

نشأة علم فلك الأشعة السينية

الجدات ورواد الفضاء

قانون الجذب العام (نيوتن وثمرة التفاح)

حساسات النانو في خدمة رحلات الفضاء الخارجي

الأجسام الصلبة والفضاء الخاوي

العوالم الأخرى: قد لا نكون بمفردنا في هذا الكون

كوكبة الحوت الجنوبي Piscis Australis