ماذا حدث بعد الانفجار العظيم؟ هذا العالم يحاول الإجابة من خلال النظرية الرياضية
وجد علماء الفلك طريقة جديدة "للرؤية" من خلال ضباب الكون المبكر حتى يتمكنوا من اكتشاف الضوء من النجوم والمجرات الأولى.
لطالما كانت مراقبة ولادة هذه الأجسام هدفا للعلماء لأنها ستساعد في تفسير كيفية تطور الكون من الفراغ بعد الانفجار العظيم إلى الكون المعقد الذي نلاحظه اليوم ، أو بعد 13.8 مليار سنة. هذا شيء بتكليف من تلسكوب جيمس ويب الفضائي الجديد.
ولكن في حين يرى ويب الأطوال الموجية في الأشعة تحت الحمراء، فإن تلسكوب SKA (مصفوفة الكيلومتر المربع) من الجيل التالي من الأرض - المقرر أن يكتمل بحلول نهاية هذا العقد - سيدرس الكون المبكر عبر موجات الراديو.
بالنسبة للتلسكوبات الراديوية اليوم، يكمن التحدي في اكتشاف الإشارة الكونية للنجم من خلال سحب الهيدروجين السميكة، التي تحجب الرؤية لأنها تمتص الضوء بشكل جيد.
يمكن أن يعيق التشويه من إشارات الراديو الأخرى الطريق ، والذي يعتبر أحد التحديات القصوى التي تواجه علم الكونيات الراديوي الحديث.
على سبيل المثال، الإشارات من المجرات البعيدة التي يحاول علماء الفلك اكتشافها أضعف بنحو 100.000 مرة من الإشارات الواردة من مجرتنا.
لكن الباحثين بقيادة جامعة كامبريدج طوروا الآن منهجية جديدة، باستخدام الرياضيات، تسمح لهم بالرؤية من خلال السحب القديمة وغيرها من إشارات ضوضاء السماء.
ولذلك سيسمح لها بتجنب الآثار الضارة للتشويه الذي تحدثه التلسكوبات الراديوية.
فكرتهم ، التي هي جزء من تجربة REACH (التجربة الراديوية لتحليل الهيدروجين الكوني) ، ستسمح لعلماء الفلك بمراقبة النجوم المبكرة من خلال تفاعلاتها مع سحب الهيدروجين ، بنفس الطريقة التي نستنتج بها المناظر الطبيعية من خلال النظر إلى الضباب العميق للظلال.
والأمل معقود على أن يؤدي ذلك إلى تحسين جودة وموثوقية عمليات الرصد من التلسكوبات الراديوية التي تنظر إلى هذا الوقت الرئيسي غير المستكشف في تطور الكون. ومن المتوقع أن تصدر الملاحظات الأولى من REACH في وقت لاحق من هذا العام.
"بحلول الوقت الذي تشكلت فيه النجوم الأولى ، كان الكون فارغا إلى حد كبير ويتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم" ، قال المؤلف الرئيسي للدراسة الدكتور إيلوي دي ليرا أسيدو ، من مختبر كافنديش في كامبريدج ، كما نقلت صحيفة ديلي ميل.
وأضاف: "بسبب الجاذبية، اجتمعت العناصر في نهاية المطاف وكانت الظروف مناسبة تماما للاندماج النووي، الذي شكل النجوم الأولى".
لكنها محاطة بسحابة تسمى الهيدروجين المحايد، والتي تمتص الضوء بشكل جيد، ومن الصعب اكتشاف أو مراقبة الضوء خلف السحابة مباشرة".
في عام 2018 ، نشرت مجموعة بحثية أخرى نتائج تشير إلى احتمال اكتشاف هذا الضوء المبكر ، لكن علماء الفلك لم يتمكنوا من تكراره مما دفعهم إلى الاعتقاد بأن النتيجة الأصلية قد تكون ناجمة عن تداخل التلسكوب المستخدم.
وقالت الدكتورة دي ليرا أسيدو: "ستتطلب النتائج الأصلية فيزياء جديدة لشرحها، بسبب درجة حرارة غاز الهيدروجين، والتي يجب أن تكون أكثر برودة بكثير من فهمنا الحالي للكون".
وأضاف: "إذا تمكنا من تأكيد أن الإشارة التي تم العثور عليها في التجربة السابقة جاءت بالفعل من النجم الأول، فإن الآثار ستكون هائلة".
لدراسة هذه الفترة من تطور الكون ، والتي يشار إليها غالبا باسم الفجر الكوني ، استخدم علماء الفلك خطا يبلغ طوله 21 سم ، وهو علامة على الإشعاع الكهرومغناطيسي من الهيدروجين في الكون المبكر.
بحثوا عن إشارات الراديو التي تقيس التباين بين الإشعاع الصادر عن الهيدروجين والإشعاع خلف ضباب الهيدروجين.
تستخدم المنهجية التي طورها الدكتور دي ليرا أسيدو وزملاؤه إحصاءات بايزي للكشف عن الإشارات الكونية في وجود تداخل من التلسكوبات والضوضاء العامة من السماء ، بحيث يمكن فصل الإشارات.