قد تكشف إشارة الراديو من 8 مليارات سنة ضوئية عن أسرار “ العصر المظلم ” للكون
باستخدام الزمكان المشوه كعدسة مكبرة ، التقط علماء الفلك الإشارة الأبعد من نوعها من مجرة بعيدة ، ويمكن أن تفتح نافذة توضح كيفية تشكل كوننا.
جاءت إشارة تردد الراديو التي حطمت الرقم القياسي ، والتي التقطتها التلسكوب الراديوي Giant Metrewave (GMRT) في الهند ، من المجرة SDSSJ0826 + 5630 ، التي تقع على بعد 8.8 مليار سنة ضوئية من الأرض ، مما يعني أن الإشارة انطلقت عندما كان الكون تقريبًا ثلث عمره الحالي.
الإشارة هي خط انبعاث من أكثر عناصر الكون بدائية: الهيدروجين المحايد. في أعقاب الانفجار العظيم، كان هذا العنصر موجودًا في جميع أنحاء الكون باعتباره ضبابًا مضطربًا تشكلت منه النجوم والمجرات الأولى في النهاية. بحث علماء الفلك منذ فترة طويلة عن إشارات بعيدة من الهيدروجين المحايد على أمل العثور على اللحظة التي بدأت فيها النجوم الأولى في التألق ، ولكن ثبت صعوبة تحديد هذه الإشارات ، نظرًا للمسافات غير العادية التي ينطوي عليها الأمر.
الآن ، دراسة جديدة ، نشرت في 23 ديسمبر في المجلة الإخطارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية ، (يفتح في علامة تبويب جديدة) يوضح أن تأثيرًا يسمى عدسة الجاذبية يمكن أن يساعد علماء الفلك في اكتشاف دليل على وجود الهيدروجين المحايد.
متعلق ب: رصدت إشارة “دقات قلب” غريبة قادمة من الفضاء السحيق
“تصدر مجرة أنواعًا مختلفة من إشارات الراديو” ، هذا ما قاله المؤلف الرئيسي للدراسة ارناب شاكرابورتي (يفتح في علامة تبويب جديدة)، عالم الكونيات بجامعة ماكجيل في كندا ، قال في بيان (يفتح في علامة تبويب جديدة). “حتى الآن ، كان من الممكن فقط التقاط هذه الإشارة المعينة من مجرة قريبة ، مما يحد من معرفتنا بتلك المجرات الأقرب إلى الأرض.”
“العصر المظلم” للكون
تم تشكيله بعد حوالي 400000 سنة من بداية الكون ، عندما ارتبطت البروتونات والإلكترونات لأول مرة بالنيوترونات ، ملأ الهيدروجين المحايد الكون المبكر القاتم طوال ما يسمى بعصره المظلم ، قبل ظهور النجوم والمجرات الأولى.
عندما تتشكل النجوم ، تنفجر أشعة فوق بنفسجية قوية تجرد الإلكترونات من جزء كبير من الهيدروجين. ذرات في الفضاء المحيط بها ، وبالتالي تتأين الذرات بحيث لا تعود محايدة. في النهاية ، تفقد النجوم الفتية شدتها فوق البنفسجية ، وتتحد بعض الذرات المتأينة في هيدروجين متعادل. يمكن أن يوفر اكتشاف ودراسة الهيدروجين المحايد نظرة ثاقبة لحياة النجوم الأولى ، وكذلك الحقبة التي سبقت وجود النجوم.
يصدر الهيدروجين المحايد الضوء بطول موجة مميز يبلغ 21 سم. لكن استخدام إشارات الهيدروجين المحايدة لدراسة الكون المبكر هو مهمة صعبة ، حيث غالبًا ما تغرق الإشارات ذات الطول الموجي الطويل والشدة المنخفضة عبر مسافات كونية شاسعة. حتى الآن ، كانت أبعد إشارة هيدروجين 21 سم تم اكتشافها على بعد 4.4 مليار سنة ضوئية.
الجاذبية العدسة الأقران في الماضي
للعثور على إشارة على ضعف المسافة السابقة ، تحول الباحثون إلى تأثير يسمى عدسة الجاذبية.
في نظريته العامة النسبية، أوضح ألبرت أينشتاين ذلك الجاذبية لا تنتجها قوة غير مرئية ، بل هي تجربتنا في انحناء الزمكان والتشويه في وجود المادة والطاقة. تحدث عدسة الجاذبية عندما يجلس جسم ضخم بين تلسكوباتنا ومصدره. في هذه الحالة ، كان الجسم الملتوي للفضاء هو المجرة العملاقة المكونة للنجوم SDSSJ0826 + 5630 ، والتي استخدمت تأثير التزييف القوي لتعمل كعدسة توجه إشارة هيدروجين محايدة باهتة وبعيدة إلى بؤرة التركيز لـ GMRT.
“في هذه الحالة المحددة ، تنحني الإشارة بوجود جسم ضخم آخر ، مجرة أخرى ، بين الهدف والمراقب” ، كما قال مؤلف مشارك في الدراسة نيروبام روي، أستاذ الفيزياء المشارك في المعهد الهندي للعلوم ، في البيان. “يؤدي هذا بشكل فعال إلى تكبير الإشارة بمعامل 30 ، مما يسمح للتلسكوب بالتقاطها.”
الآن وقد وجد الباحثون طريقة لاستكشاف غيوم الهيدروجين التي لم يكن بالإمكان الوصول إليها سابقًا ، فإنهم يريدون استخدامها لتحسين تخطيط الكون عبر مختلف العصور الكونية ، ونأمل أن يحددوا اللحظة التي بدأت فيها النجوم الأولى في التألق.
