📄 معروضة نسخة «بسيط» — «مبسّط» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

في القطب الجنوبي، حيث الهواء جاف وشفاف للموجات المليمترية، يقف تلسكوب لا ينظر إلى النجوم بل إلى أقدم ضوء في الكون. هذا الضوء هو الخلفية الكونية الميكروية، وهو إشعاع برد بعد الانفجار العظيم ويملأ السماء كلها. فيه، كما في صورة قديمة، تُسجَّل تباينات دقيقة في درجة الحرارة — آثار تموجات كمومية تمددت بفعل التضخم الكوني إلى مقاييس كونية.

التلسكوب SPT-3G جمع هذا الضوء لمدة عامين على ثلاثة ترددات — 95 و150 و220 جيجاهرتز، ويغطي منطقة من السماء مساحتها 1646 درجة مربعة، أي ما يعادل ثمانية أقمار كاملة تقريبًا. قاس العلماء كيف تتغير درجة حرارة الخلفية من نقطة إلى أخرى على مقاييس زاوية من 2 إلى 13 دقيقة قوسية. هذه التغيرات، أو طيف القدرة، تحمل معلومات حول ما حدث للإشعاع في طريقه إلينا: الغاز الساخن في عناقيد المجرات يسخن الفوتونات قليلاً (تأثير سونيايف-زيلدوفيتش)، والإشعاع الراديوي للمجرات يضيف ضوضاءه، والغبار في المجرات البعيدة يتوهج في نطاق الأشعة تحت الحمراء.

لتمييز مساهمة كل مصدر، كان على العلماء بناء نماذج معقدة. اتضح أن النتيجة تعتمد بشدة على كيفية ارتباط التأثير الحراري سونيايف-زيلدوفيتش بالخلفية الكونية تحت الحمراء. عندما سمح المؤلفون للاعتماديات الزاوية لهذه الإشارات بالتغير بحرية، حصلوا عند ℓ=3000 (وهو ما يقابل زاوية حوالي 3.4 دقيقة قوسية) على قدرة التأثير الحراري 4.91±0.37 ميكروكلفن² والتأثير الحركي 1.75±0.86 ميكروكلفن² عند التردد 143 جيجاهرتز. هذه الأرقام هي بمثابة بصمات أصابع يمكن من خلالها التعرف على كمية الغاز الساخن في العناقيد وسرعة حركته.

التأثير الحركي سونيايف-زيلدوفيتش مثير للاهتمام بشكل خاص: فهو ينشأ من حركة العناقيد ككل ولا يعتمد على درجة حرارة الغاز. بقياس قدرته، قدر العلماء مدة عصر إعادة التأين — الفترة التي قامت فيها النجوم والمجرات الأولى بتأيين الهيدروجين المحايد الذي ملأ الكون بعد التبريد، وذلك بأشعتها فوق البنفسجية. وتبين أن الانتقال من 25% إلى 75% من التأيين استغرق أقل من Δz=3.8 (وفقًا لنموذج شبه تحليلي)، ومن 5% إلى 95% أقل من Δz=6.1 (وفقًا لمحاكاة AMBER). هذا يعني أن إعادة التأين كانت سريعة إلى حد ما: كما لو أن شمعة أُشعلت في غرفة مظلمة وأضاءت المكان كله في وقت قصير، بدلاً من أن تتوهج تدريجيًا.

هذه القيود مهمة لفهم متى وكيف تشكلت النجوم والمجرات الأولى. إذا كانت إعادة التأين سريعة، فهذا يعني أن النجوم وُلدت بكثافة وأدت إلى تأيين الغاز المحيط بكفاءة. أما إذا امتدت لمئات الملايين من السنين، فكان السيناريو مختلفًا. البيانات الجديدة من SPT-3G تضيّق المجال أمام المنظرين، مما يجعل نماذج الكون المبكر أكثر دقة.

التلسكوب في القطب الجنوبي يواصل تجميع البيانات، وفي المستقبل، مع إضافة سنوات أخرى من الرصد، سيتمكن العلماء من قياس طيف القدرة بدقة أكبر وربما رؤية تفاصيل دقيقة لا تزال مخفية خلف الضوضاء. وفي الوقت الحالي، كل دفعة جديدة من البيانات تشبه تحميض صورة قديمة: الصورة تصبح أوضح فأوضح، ونرى كيف كان شكل الكون في لحظاته الأولى.