منارة قديمة على حافة الميناء تومض بدقة آلية الساعة. كل بضع ساعات يشتد ضوء مصباحها ثم ينطفئ، فيتعرّف البحّارة من بعيد على هذا الإيقاع، ويعرفون من قوة الضوء موضع الساحل. وتتصرف نجوم RR Lyrae على نحو مشابه: فهي تنبض بدور يتراوح بين بضع ساعات ويوم واحد، ويتغير لمعانها بعشرات في المئة. وقد استخدم الفلكيون هذه النجوم منذ زمن طويل كـ«شموع قياسية»، أي أجسام لها لمعان حقيقي معلوم، لقياس المسافات إلى العناقيد البعيدة. لكن لهذه الطريقة نقطة ضعف: لحساب اللمعان الحقيقي لا بد من معرفة التركيب الكيميائي للنجم، وهذا ليس ممكناً دائماً بدقة.
يقدّم العمل الجديد تجاوزاً لهذه الخطوة. فبدلاً من قياس التركيب الكيميائي، درّب الباحثون شبكة عصبية على النظر إلى منحنى الضوء نفسه، أي الرسم البياني الذي يبيّن كيف يتغير لمعان النجم مع الزمن. تعمل الشبكة كما يعمل موسيقي متمرس يحدد من إيقاع النبضات وجرسها مدى علو صوت الآلة، حتى دون أن يراها عن قرب. استُخدم في التدريب نحو 80 ألف منحنى ضوئي من فهرس Gaia DR3: 63 ألف نجم من نوع نبضي، و16 ألف من نوع آخر. وقد طُويت كل منحنيات الضوء بعناية وفق الطور، وسُوّيت وطُبّعت، حتى لا ترى الشبكة العصبية سوى شكل النبضات، لا الفروق العشوائية في اللمعان.
جاءت النتيجة أدق من الطرق السابقة. فبالنسبة إلى النجوم المفردة بلغ خطأ المسافة نحو 2,5% لأحد نوعي النبض، و1,7% للنوع الآخر. وعندما طُبّقت الطريقة على العناقيد الكروية، وهي تجمعات كثيفة من مئات الآلاف من النجوم القديمة، ارتفعت الدقة إلى 1%. وهذا أفضل بمعامل 1,8 مما تعطيه الحسابات التقليدية المعتمدة على التركيب الكيميائي. كما حددت الشبكة العصبية المسافة إلى سحابة ماجلان الكبرى، وهي مجرة قزمة مجاورة، بخطأ أقل من 0,02 قدر فلكي، وهو ما يتفق مع القياسات السابقة.
ولماذا يهم هذا؟ لأن المسافات إلى النجوم تقوم عليها سلسلة المسافات كلها في الكون. فقيمة ثابت هابل، الذي يصف سرعة تمدد الفضاء، تتوقف عليها. واليوم تتباين القياسات المحلية لهذا الثابت مع الحسابات المستندة إلى الإشعاع الخلفي الكوني، ويُسمى هذا التباين «توتر هابل». وتقدم الطريقة الجديدة سبيلاً مستقلاً للتحقق من سلسلة المسافات، دون الاعتماد على افتراضات حول التركيب الكيميائي للنجوم. وفي السنوات المقبلة ستكشف تلسكوبات مثل LSST ملايين النجوم المتغيرة الجديدة، وستستطيع شبكة عصبية كهذه أن تحوّل منحنيات ضوئها بسرعة إلى خريطة للمجرة.
تلك المنارة نفسها على حافة الميناء يمكن الآن «قراءتها» دون الرجوع إلى مرجع في كيمياء مصباحها. يكفي أن تُنصت إلى إيقاع الومضات، وستقول الشبكة العصبية كم يبعد الساحل. وهنا يكمن التحول: كان الفلكيون يقيسون التركيب ليحسبوا اللمعان، أما الآن فشكل النبضات نفسه يكشف اللمعان مباشرة. وقد اختفى الخطأ الذي كان يتراكم في خطوة وسيطة، وصارت النجوم القديمة تتحدث بوضوح أكبر.
تنبض نجوم RR Lyrae بأدوار تتراوح من 0,2 إلى 1,2 يوم، ويتغير لمعانها بمقدار 0,2–2 قدر. وفي العناقيد الكروية تكون كثيرة جدًا حتى تُسمى «منارات الأنظمة القديمة الفقيرة».
في رواية إسحاق أزيموف «الآلهة أنفسهم»، تستخدم حضارة فضائية مصادر طاقة نابضة للتواصل بين النجمي. نجوم RR Lyrae لدينا هي نابضات طبيعية في النطاق البصري، ويمكن بالفعل تحويل إيقاعها إلى شيفرة مسافة.