تلسكوب في القطب الجنوبي يلتقط توهجًا خافتًا للغاز الساخن في عناقيد المجرات — بدقة قياسية.
في صحراء القارة القطبية الجنوبية المتجمدة، ينظر تلسكوب SPT-3G إلى أعماق الكون. هدفه هو الإشعاع الميكروي القديم المتبقي من الانفجار العظيم. لكن في طريقه إلينا، يمر هذا الإشعاع عبر عناقيد مجرات عملاقة مليئة بغاز شديد الحرارة. يقوم الغاز بتسخين الفوتونات قليلاً — فتظهر بقع بالكاد مرئية على خريطة السماء.
هذا التأثير يُسمى تأثير سونيايف-زيلدوفيتش، نسبة إلى الفيزيائيين اللذين تنبآ به. إنه يعمل مثل الأشعة السينية، ولكن بدون أشعة سينية: كلما زادت حرارة الغاز، زاد التشويه. من خلال دراسة هذه البقع، يتعرف علماء الفلك على مواقع العناقيد وكيفية توزيع المادة فيها. في العمل الجديد، جمعوا بيانات من عدة سنوات من الملاحظات عند ترددات 95 و150 و220 جيجاهرتز، وأضافوا أيضًا صورًا من مرصد هيرشل الفضائي عند ترددات 600 و857 جيجاهرتز. تم دمج كل ذلك في خريطة واحدة — الأعمق من أي وقت مضى.
التحدي الرئيسي هو فصل الإشارة المطلوبة عن الضوضاء. أكثر "الضوضاء" غدرًا هي الخلفية الكونية تحت الحمراء: ضوء المجرات المتربة البعيدة الذي يصل أيضًا إلى التلسكوب. لإزالتها، تم بناء نسختين من الخريطة: واحدة بأقصى حساسية، وأخرى مع كبت للخلفية. أظهرت المقارنة أنه على المقاييس المهمة، تكون الخلفية أضعف بعشرات المرات من الإشارة. علاوة على ذلك، سمح الفرق بين الخريطتين لأول مرة بقياس كيفية ارتباط تأثير سونيايف-زيلدوفيتش بالخلفية تحت الحمراء. اتضح أنه على المقاييس الكبيرة يكون الارتباط موجبًا — أي حيث يوجد الكثير من الغاز الساخن، يوجد أيضًا الكثير من المجرات المتربة. وعلى المقاييس الصغيرة يختفي الارتباط.
هذه النتيجة ليست مجرد إنجاز تقني. إنها تقدم قيودًا جديدة على النماذج التي تصف كيفية قذف المجرات للمادة والطاقة في الفضاء المحيط. هذه "الارتجاعات" هي مفتاح فهم تطور المجرات والعناقيد. وبالتالي، فإن الخريطة التي بُنيت في الصحراء الجليدية تساعد في رؤية كيف يعمل الكون بأكمله.
