منشأة زويكي العابرة

خلف مدار نبتون، يمتد محيط من الجزر الجليدية التي لم تتغير كثيرًا على مدى أربعة مليارات سنة. هذه الجزر، التي تسمى الأجسام الواقعة وراء نبتون، تحفظ وصفة نشأة الكواكب. حتى وقت قريب، لم يكن علماء الفلك يرون إلا الكبير منها، بينما ظلت الصغيرة، بحجم مدينة، غير مرئية. الآن، نظر تلسكوب جيمس ويب الفضائي في هذا الظلام أعمق من أي وقت مضى، وأعاد حساب حتى الجليد الذي يبلغ عشرة كيلومترات.

التلسكوب الراديوي المكوّن من آلاف الهوائيات يشبه أذنًا عملاقة تسمع السماء بأكملها في آنٍ واحد. لكن الأذن لا تستطيع رسم صورة: يجب ضرب الإشارات القادمة من كل زوج من الهوائيات، وفي مصفوفة من عشرة آلاف عنصر، يصل عدد الأزواج إلى خمسين مليونًا. المرابط التقليدي يفعل ذلك تمامًا، ويزداد تعقيده كمربع عدد الهوائيات.

صائد الضوء القديم — تلسكوب جيمس ويب — وجّه مراياه إلى بقعة صغيرة من السماء ورصد منارة غريبة. الجسم الذي يحمل الاسم العملي beacon_1420-$$5253_{4770}$$ اشتعل ثم خفت. في البداية، أُدرج ضمن المرشحين ليكون أبعد مجرة — وكأننا نراها بعد 300 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم. لكن المجرات لا تتصرف هكذا: فهي لا تختفي في غمضة عين بين المجرات.

التدفقات الراديوية طويلة الدورة (LPT) فئة غامضة اكتُشفت مؤخراً فقط. تدوم نبضاتها دقائق أو ساعات، ولم يفهم أحد طبيعتها. ASKAP J1745-5051، الذي التقطه التلسكوب الأسترالي ASKAP، كان أول من حصل على تفسير كامل.

يشبه الكون كعكة متعددة الطبقات، حيث طبقتنا — النجوم والكواكب والبشر — ليست سوى واحدة من طبقات كثيرة. في الطبقة المجاورة، التي يسميها الفيزيائيون القطاع الخفي، تغلي عمليات خاصة بها. يحكي هذا العمل عن إحدى هذه العمليات — تحول طوري من النوع الأول، عندما تغير المادة حالتها فجأة، مثلما يتحول الماء إلى جليد.

مصباح بعيد يضيء عبر زجاج غير مستوٍ. الزجاج يلوي الأشعة، فبدلًا من نقطة ضوء واحدة على الجدار تظهر عدة نقاط — بعضها أشد سطوعًا وبعضها أضعف. وبالمثل تقريبًا، تقوم مجرة ضخمة بلوي ضوء نجم منفجر. كان الانفجار واحدًا، لكن الصور أظهرت أربع نقاط مضيئة. لاحظ علماء الفلك النقطة الأولى بالصدفة: في بيانات تلسكوب ZTF ظهرت وميض أزرق بجوار مجرة بعيدة. ثم أظهر الطيف أن الضوء قطع أكثر من ثمانية مليارات سنة للوصول إلينا.

على الألواح الفوتوغرافية القديمة من خمسينيات القرن العشرين، اكتشف علماء الفلك مئات الآلاف من الومضات اللحظية. القياسات الفوتومترية أكدت أن هذه ليست عيوبًا في المستحلب، بل أحداث حقيقية ترتبط بـ النشاط الشمسي.

لكي نرى نجمًا خافتًا فوق مدينة ليلية مضيئة، يطرح علماء الفلك صورة من أخرى — يزيلون وهج المصابيح. ويُفعل الأمر نفسه مع الخلايا العصبية الحية: تومض ومضاتها الضعيفة داخل الضوضاء، لكن إذا طرحنا كل ما هو ثابت، تبقى هي فقط. قياس السطوع وطرح الإطارات تم صقلهما عبر قرون للبحث عن المستعرات العظمى في المجرات.

جمرتان خافتان تدوران في الظلام على مقربة شديدة لدرجة أن إحداهما تبدأ باقتلاع قطع ملتهبة من الأخرى. هكذا يبدو النظام ZTF J1239+8347، الذي رصده تلسكوب Zwicky Transient Facility. إنهما قزمان بنيان (brown dwarfs) — جسمان أثقل من الكواكب، لكنهما أخف من أن يشعلا نار الاندماج النووي كما تفعل الشمس. أحدهما، وكأنه جار جائع، يسحب المادة من الآخر، ويسقط هذا التدفق عليه بسرعة هائلة.

يفقد ضوء النجم البعيد حدّته بعد مروره عبر الهواء وعدسات التلسكوب، وكأنك تنظر إلى مصباح عبر زجاج مبلل. يسمّي الفلكيون هذا التشوّش «بصمة إصبع» التلسكوب: فلكل أداة بصمتها الخاصة، ويجب معرفتها بدقة متناهية. في السابق، كانت هذه «البصمة» تُلتقط على شكل أجزاء: إذ كانت كل شريحة حساسة للضوء في الكاميرا تُعالَج بشكل منفصل، فتفقد الصورة العامة تماسكها.

المادة المظلمة تشبه الغراء غير المرئي الذي يمسك المجرات ببعضها. إنها لا تُصدر ضوءًا، لكن إذا تصادمت جسيماتها فقد يومض إشعاع غاما. بحث العلماء عن مثل هذه الومضات في المجرات القزمة — وهي تجمعات نجمية صغيرة حيث تكون المادة المظلمة وفيرة جدًا والمادة العادية شبه معدومة. الأمر أشبه بالبحث عن همس في غرفة هادئة: كلما قلّ الضجيج، كان الاستماع أسهل.

ضبط البيانو أمر دقيق. تضرب وترًا واحدًا فتردّ الأوتار المجاورة. وبشكل مشابه، تتصرف شريحة سيليكون تحتوي على عيوب بلورية، يعدّها الفيزيائيون للحوسبة الكمومية. في بلورة كربيد السيليكون (SiC) توجد نقاط خاصة — فراغات السيليكون. هناك، يتصرف الإلكترون كمغناطيس صغير له أربع حالات. بدلًا من البت التقليدي (0 أو 1)، يخزّن هذا النظام معلومات أكثر — إنه كيوديت (qudit).

أربع ساعات وثماني وخمسون دقيقة. بهذا الإيقاع، وكأنه بندول، يمر شيء ما أمام القزم الأبيض ZTF J1944+4557، فيخفت ضوءه بمقدار الثلث، وأحيانًا إلى النصف تقريبًا. هذا القزم الأبيض، وهو بقايا نجمية مضغوطة بعد استنفاد الوقود، يقع في كوكبة الدجاجة، ونبضه غير مستقر: فالعبور تارة يصبح أعمق، وتارة يختفي تمامًا.

في الحقول العميقة لإقليدس، تتوهج نجوم لم تكن في الكتالوجات. التلسكوب الذي صُمم لرسم خريطة المادة المظلمة عمل ككاميرا فخّ: لقطة واحدة، وينحصر الانفجار الكوني في الإطار. في الإصدار السريع للبيانات Q1، صُوّرت كل منطقة من السماء مرة واحدة فقط، لذا فإن البحث التقليدي عن المستعرات العابرة (المصادر المؤقتة في السماء) عبر طرح الإطارات غير ممكن.

يرسل اليراع ومضة تستمر واحدًا على عشرة مليارات من الثانية في مكان ما فوق التايغا السيبيرية. من المستحيل رؤية ذلك، لكن منشأة TAIGA-HiSCORE، المنتشرة على وادٍ في منطقة تونكينسكي في بورياتيا، حاولت التقاط مثل هذه الومضات بالضبط — ليس من الحشرات، بل من أعماق الفضاء. عادةً، يلتقط هذا النظام المكون من العديد من الكواشف الحساسة للضوء جسيمات أشعة الكون التي تصطدم بالغلاف الجوي للأرض.

في غابة سيبيريا، هناك مئة مصيدة ضوئية — كل واحدة بحجم طاولة صغيرة، لكنها معًا تغطي كيلومترًا مربعًا. في الليل، تنظر هذه المصائد إلى السماء وتلتقط ومضات ضوئية خافتة تنشأ عندما تصطدم الجسيمات الكونية بالغلاف الجوي. المنشأة تسمى TAIGA-HiSCORE، وعادةً ما تعمل كـ«عين» عملاقة لهذه الجسيمات. لكن لهذه العين خاصية نادرة: جميع المصائد متزامنة بدقة تصل إلى جزء من مليار من الثانية.