تسجيل الدخول

تسجيل

الإشارة الإحصائية القادمة من النجوم

المؤلف:  إيما تشابمان

المصدر:  الضوء الأول

الجزء والصفحة:  ص203

2026-04-09

325

دعونا نفكر فيما نحاول اكتشافه في الوضع المثالي من المفترض أن نتمكن من إلقاء نظرة على رقعة من السماء بدرجة كافية من الحساسية تمكننا من الحصول على خرائط للفقاعات، أي صور للجبن السويسري. وبهذا يمكننا دراسة بنيتها وتحديد أي من عمليات المحاكاة العديدة لدينا بمكوناتها المتعددة تمثل «الحقيقة». لا يمكن تحقيق ذلك في ظل التكنولوجيا الحالية؛ لأننا لا نملك درجة الدقة الكافية (إلا أنه يمكنك مراجعة الفصل التالي لمعرفة الخطوات المستقبلية)، فنحن نبحث عما نسميه إشارة إحصائية، بدلاً من الصورة. يصدر الهيدروجين المتعادل فوتونات يبلغ طولها الموجي 21 سم، إلا أن هذا الطول الموجي يزداد عندما تكافح الفوتونات تمدد الكون وتفقد الطاقة. ويصل الطول الموجي للفوتون المنبعث بعد 400 مليون سنة من الانفجار العظيم إلى 2.5 متر. أما الفوتون الذي انبعث بعد ذلك بقليل أي بعد 700 مليون سنة من الانفجار العظيم، فإن طوله الموجي يصل إلى، أو ينزاح نحو الأحمر بمقدار1.8 متر. يمكننا ضبط تلسكوبنا الراديوي لالتقاط طول موجي واحد فقط في كل مرة مع أخذ عينات من الضوء المنبعث في أوقات مختلفة. وإذا أخذنا عينة بعد 400 مليون سنة من الانفجار العظيم، فسنجد أن المجرات الأولى قد تشكلت للتو وتضخ ما يكفي من الفوتونات لتحفيز إعادة التأين. وهذا يعني أن هناك الكثير من الهيدروجين المتعادل حولنا، وبالتالي يمكننا قياس الكثير من الإشعاع المنزاح نحو الأحمر الذي يبلغ طوله الموجي 21سم. لكن بعد ذلك، عندما يتأين الكون، تصبح الفوتونات التي تصل إلينا بطول موجي 1.8 متر أكثر ندرة، حيث يقل الهيدروجين المتعادل، ويقل بالتالي الإشعاع الذي يبلغ طوله الموجي 21سم. وهذا ما نسعى إلى كشفه بالتلسكوبات الحالية مثل مصفوفة الترددات المنخفضة؛ حيث نرصد إشارة تحمل الكثير من الإشعاع الذي يبلغ طوله الموجي 21 سم ثم لا شيء. ذبذبة يليها خط ثابت. ومع أنها مسألة بسيطة، فلم نتمكن من تحقيقها، سواء باستخدام مصفوفة الترددات المنخفضة، أو مصفوفة مورشيسون الواسعة المجال في أستراليا أو المصفوفة الدقيقة لاستكشاف عصر إعادة التأيُّن في جنوب أفريقيا، أو التلسكوب الراديوي العملاق لرصد الموجات المترية في الهند.


شكل 1: تنزاح الفوتونات التي يبلغ طولها الموجي 21 سم نحو الأحمر إلى أطوال موجية مختلفة وفقًا لوقت انبعاثها. يمكننا ضبط تلسكوباتنا الراديوية لدراسة طول موجي معين ومن ثَمَّ إلقاء نظرة على وقت محدد في تاريخ الكون.