تلسكوب عملاق تابع لناسا يدرس كيف حدث الانفجار العظيم وبداية الكون؟

كتب: السيد محمود المتولي

ستقوم وكالة الفضاء الأمريكية “ناسا” خلال الأسبوع الجاري بإطلاق تلسكوب يحاول أن يسبر أغوار الكون ويجيب عن سؤال كيف حدث الانفجار العظيم؟ وكيف كان الكون قبل أن يصبح كبيراً؟

يُطلق على التلسكوب اسم SPHEREx، ومن المقرر إطلاقه على صاروخ “سباس فالكون 9” من قاعدة فاندنبرج لقوة الفضاء في موعد لا يتجاوز ليلة الثلاثاء، وسيذهب التلسكوب إلى مدار قطبي يسمح له بمسح السماء بأكملها بـ 102 طول موجي مختلف كل ستة أشهر.

هدف أساسي

الهدف الأساسي للمهمة هو التحقيق في نظرية “التضخم الكوني”، وجوهر النظرية هو أنه في الماضي – حسنًا، حرفيًا في بداية الزمان والمكان، “الانفجار الكبير” – مر الكون بفترة وجيزة من التوسع المتسارع بشكل كبير.

لم يكن هذا النوع من التوسع الكوني بطيئًا وثابتًا، التضخم أسرع بشكل لا يمكن تصوره، كان من شأنه أن يحول الكون من صغير إلى كوني في لمح البصر وفق الـ “واشنطن بوست”.

وسيقوم التلسكوب بجمع الضوء من حوالي 450 مليون مجرة ​​وإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد للكون، بما في ذلك كيفية تطور كل شيء عبر الزمن. الهدف من SPHEREx (اختصار لـ “مقياس الطيف الضوئي لتاريخ الكون، وعصر إعادة التأين، ومستكشف الجليد”) هو جمع كميات كبيرة من البيانات حول مواقع المجرات بالنسبة لبعضها البعض في حجم كبير من الفضاء الكوني.

نظام محكم

لا يتم توزيع المجرات عشوائيًا، ولكنها بدلاً من ذلك تشكل مجموعات وعناقيد فائقة وهياكل تشبه الخيوط على نطاقات كبيرة، مع وجود فراغات في المزيج، ومن توزيع المجرات عبر مساحات كبيرة من السماء، يأمل العلماء في اكتشاف أدلة حول كيف كان يبدو الكون المبكر قبل أن يصبح كبيرًا كونيًا. وهذا بدوره يمكن أن يؤدي إلى تضييق عدد نظريات التضخم المعقولة.

يوجد حاليًا العديد من النظريات التضخمية المتميزة، وهو ما يمثل الغرب المتوحش لعلم الكونيات. وقال جيمس فانسون، مدير مشروع SPHEREx في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، إنه في محاولة كشف هذه النظريات عن بيانات صلبة، وتضييق نطاق الاحتمالات، يمكن أن تؤدي مهمة مثل SPHEREx إلى فهم جديد للفيزياء الأساسية.

معظم ما يعرفه الفيزيائيون عن كوننا يأتي من مسرعات الجسيمات، وهي أدوات غريبة ضخمة، مثل تلك الموجودة في أعماق الأرض بالقرب من جنيف، حيث يتم إرسال الجسيمات الذرية في مسار تصادمي لمعرفة ما يحدث، لكن الكون يستطيع أن يفعل هذا النوع من الأشياء بشكل أفضل.

“هناك حد لما يمكننا القيام به مع مسرعات الجسيمات على الأرض عندما نقوم بتحطيم الذرات معًا، قال فانسون: «لكن الكون في الواقع عبارة عن تجربة عالية الطاقة». “هناك عمليات نشطة للغاية في الكون تعود إلى متفردة الانفجار الأعظم، لدينا الفرصة لاكتشاف شيء أساسي حول الكون.

مسح السماء

وقد نظرت المسوحات الفلكية الأخرى أيضًا في أعداد كبيرة من المجرات، لكن هذه المهمة تسير على نطاق واسع وليس عميقًا، حيث تقوم بمسح السماء بأكملها.

قال جيمس بوك، كبير علماء البعثة من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: “إننا نلقي شبكة أوسع”. “نحن مهتمون بهذه التقلبات الإحصائية على نطاقات واسعة، حيث يكون مؤشر التضخم هو الأنظف.”

إن هذا النوع من التوسع الكوني لم يكن بطيئًا ومستمرًا، فالتضخم أسرع بشكل لا يمكن تصوره. وكان من الممكن أن يحول الكون من صغير إلى كوني في لمح البصر.

قال فيل كورنجوت، عالم الفيزياء الفلكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وعالم أداة SPHEREx: “كيف يمكنك طرح سؤال أكبر من ‘كيف كانت الحال في أصل الكون؟'”.

نظرية التضخم

قالت جو دانكلي، عالمة الفيزياء الفلكية بجامعة برينستون: إن SPHEREx قد يساعد في تسليط الضوء على نظرية التضخم لأنه عبارة عن مسح شامل للسماء سيقيس توزيع المجرات “وسيكون قادرًا على البحث عن هذه العلامات الدقيقة في كيفية وضع المجرات. سيكون فريدًا حقًا في مراقبة السماء بهذه الطريقة”.

وقال مايكل تيرنر، عالم الكونيات بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس وأحد مهندسي نظرية التضخم، إن “العلاقة بين التضخم والانفجار الكبير ليست محسومة أو بسيطة”.

إن أحد الاحتمالات هو أن حدث التضخم كان بمثابة الانفجار العظيم، وأي شيء حدث قبل تلك النقطة ربما يكون من المستحيل قياسه، لكنه أضاف: “إذا كنت شخصًا متعدد الأكوان، فقد كان هناك ولا يزال هناك عدد لا نهائي من الانفجارات العظيمة التي خلقت المناطق المنفصلة التي لا نستطيع رؤيتها”.