الإثنين ١٢ أبريل، ٢٠٢١

انضموا للملتقى المدرسي مع

الدكتور سلمان بن جبر آل ثاني

علماء الكون يتوصلون الى ان النجوم الأولى في الكون تكونت بعد فترة أطول من التوقعات

الأربعاء ١١ ٢٠١٥

علماء الكون يتوصلون الى ان النجوم الأولى في الكون تكونت بعد فترة أطول من التوقعات

150205131233-large

 

توصل علماء الكونيات “الكوزمولوجيا” Cosmology من خلال البيانات التي حصلوا عليها بواسطة تلسكوب الفضاء الأوروبي “بلانك” Planck الذي رسم خارطة جديدة للكون المنظور “للضوء المستقطب”polarized بعد ان رسم كامل السماء المشاهدة من الأرض، ان النجوم الأولى في الكون نشأت وتكونت بعد فترة زمنية أطول من عمر الكون بعكس توقعات علماء الكونيات سابقا.
من المعروف في علم الكونيات ان عمر الكون يبلغ حوالي 13.8 بليون سنة، وتوصل العلماء لتقدير عمر الكون من خلال دراستهم لكل المادة الكونية مثل الكواكب والنجوم والمجرات والسدم والغبار الكوني والاشعة الكونية وغيرها من المادة المنتشرة في الفضاء الكوني، واهم تقدير لعمر الكون يكون من خلال “اشعة الميكروويف الخلفية للكون” Cosmic Microwave Background ويختصر المصطلح الى CMB ونتج هذا الاشعاع عندما كان عمر الكون 380 ألف سنة من الانفجار العظيم Big Bang حيث كانت مادة الكون الأولى حارة جدا وعالية الكثافة.
من حسن حظنا ان الكون يتمدد، وجعلتنا نشاهد اشعة المايكروويف منتشرة في كافة ارجاء الكون ونلتقطها بمراصدنا الخاصة برصد اشعة الميكروويف، وبين سنتي 2009 و2013 أجرى تلسكوب الفضاء “بلانك” مسحا كاملا للسماء لرصد اشعة الميكروويف هي الادق والأكثر تفصيلا حتى الان، وظهرت فيها بعض الأماكن مختلفة نوعا ما في كثافة الاشعة هي التي البيضة التي تفقست وتكونت منها النجوم والمجرات الحالية.
وعملية “استقطاب الضوء” Polarization light عرض توجه ذبذبات الموجة فيه شكلا محددا. وفي الضوء غير المستقطب العادي تتوزع ذبذبات الموجة (التي تظهر عند زوايا قائمة بالنسبة للاتجاه الذي يتم فيه الانتشار) عشوائيا على محور الانتشار. أما في الضوء مستوي الاستقطاب (الناتج عن الانعكاس من كهرنافد dielectric مثل الزجاج او الناتج عن نفاذه عبر منشور نيكول او مرشح مستقطب فتظهر الذبذبات جميعها في مستوى واحد، كما يعرف بانه عند فصل المناحي المتعددة في مستويات الاهتزاز في الموجة الضوئية، حيث ينتقل الالكترون من مستوى اهتزازي معين أي من جزيء الى مستوى اهتزازي او جزيء اخر، وهي العملية التي حدثت بالضبط في المراحل المبكرة من عمر الكون، فقد تم حصر الفوتونات ضمن حساء كوني كثيف جدا من هذه الجزيئات، حيث كان عمر الكون بضعة ثواني فقط، مكونة بشكل رئيسي من الالكترونات وبروتونات وجزيئات محايدة، وبسبب كثافة الحساء الكوني الكبيرة فقد اصطدمت الالكترونات مع الفوتونات فمنعت من افلات الضوء، لذلك كان الكون في تلك الفترة الزمنية ضبابيا.
وبشكل تدريجي وبسبب توسع الكون والتراجع في درجة حرارته، فقد تراجعت نسبة اصطدام الالكترونات بالفوتونات أيضا، وكان هناك نتيجتان لما ستؤول اليهما المادة الكونية، فيمكن ان تندمج الالكترونات مع البروتونات لتشكل “ذرات محايدة” neutral atoms والتي لا يمكن انشطارها بسبب اصطدام الفوتون حيث البيئة مناسبة لانتقاله بسهولة عبر المادة والاشعاع ما لم يتم اسره في الضباب الكوني، ومن خلال الضباب الكوني ينتج الضوء الذي أصبح ينتقل بين المادة الكونية وحتى يومنا هذا.
يعمل مرصد الفضاء “بلانك” على رصد الضوء الذي نشا في بداية الكون ومعرفة سيرته الذاتية مثل عملية اسره للإلكترونات وحدوث عملية “الاستقطاب” حيث تظهر في خرائط “بلانك” تغيرات من مكان لآخر بسبب التغير في درجة الحرارة والتي تعكس الفترة التي افترق فيها الضوء عن المادة، وفقا للفيزيائي الكوني “فرانسوا بوخيت” François Bouchet من “معهد الفيزياء الفرنسي” Institut d’Astrophysique de Paris الذي قال بان هذه المعلومات مهمة لتخطيط الكون بشكل ادق والتعرف على عمر الكون ومعدل توسعه و”المادة المرئية” normal matter و”المادة المظلمة” dark matter و”الطاقة لمظلمة” dark energy أيضا والتي تعتبر من تحديات علم الكون الحديث.
ومن الأهداف المهمة أيضا لهذه الدراسة هي الإجابة على السؤال المهم والمحير وهو متى ولدت النجوم الأولى في الكون؟ يعتقد الفلكي الايطالي “ماركو بيرسانيللي” Marco Bersanelli انه بعد رسم خارطة خلفية المايكروويف الحديثة فان صورة الكون تغيرت، وتوضح ان النجوم الأولى في الكون ولدت بعد فترة زمنية أطول بكثير مما كنا نعتقد، فقد كانت النظريات السابقة تعتقد ان النجوم الأولى ولدت بعد حوالي 100 مليون سنة من الانفجار العظيم، لكن الخارطة الحديثة تشير الى ان النجوم الأولى ولدت بعد حوالي 550 مليون سنة من الانفجار العظيم أي لحظة نشوء الكون.
وضعت نتائج تلسكوب الفضاء “بلانك” الحديثة علماء الكون امام نقطة حرجة، لان الدراسات السابقة على ان حدوث عملية استقطاب بدأت قبل عملية ولادة النجوم الأولى في الكون بحوالي 450 مليون سنة بعد الانفجار العظيم، منها صور تلسكوب الفضاء “هابل” التي اشارت أيضا ان النجوم الأولى ولدت عندما كان عمر الكون ما بين 300-400 مليون سنة، وهي مدة بحسب علماء الكونيات فانه يفترض البحث عن مصادر أخرى للطاقة لتفسير عملية “إعادة الـتأين” reionisation.
لكن مع ذلك فان نتائج التلسكوب الجديدة من تلسكوب “بلانك” تقلل المشكلة الى حد كبير، فهي تشير الى ان عملية إعادة التأين بدأت بعد الفترة المتوقعة سابقا بفترة طويلة، وكانت كافية لقيادة عملية ولادة النجوم والمجرات الأولى في الكون، وهي عملية تسهل نسبيا اكتشاف الجيل الأول من المجرات من خلال مراصدنا الحديثة مثل تلسكوب الفضاء “جيمس ويب” James Webb Space Telescope.

image_pdfimage_print