رصد العلماء إشارات للهيدروجين تعود إلى مليارات السنين. هل يمكن أن يساعدنا هذا في رسم خريطة للكون؟
استخدم علماء الفلك تلسكوب ميركات الراديوي لاكتشاف غاز الهيدروجين على بعد مليارات السنين الضوئية منا – من فترة كان فيها الكون أصغر بمليارات السنين من عمره الحالي البالغ 13.8 مليار سنة.
قد يُتيح هذا البحث لعلماء الفلك طريقةً جديدةً لرسم خريطة البنية واسعة النطاق للكون. وتعتمد هذه التقنية على تحديد مواقع الهيدروجين، أخف العناصر وأكثرها وفرةً في الكون، في جميع أنحاء الكون. وتُعرف هذه التقنية باسم رسم خرائط كثافة الهيدروجين.
الطاقة المظلمة، يتم تمديد طول موجة هذه الإشارة الراديوية، أو "انزياحها نحو الأحمر". يسمح مدى الانزياح نحو الأحمر لعلماء الفلك بتحديد المدة التي استغرقتها إشارة معينة للوصول إلينا، وبالتالي تحديد الفترة الزمنية للكون التي وُجد فيها الهيدروجين الذي أصدرها.
باستخدام خط الـ 21 سنتيمترًا، تُمكّن تقنية رسم خرائط كثافة الهيدروجين علماء الفلك من تتبع الانبعاثات الراديوية من مجرات لم تُرَ من قبل، وبناء صورة ثلاثية الأبعاد لأكبر التراكيب في الكون. وحتى الآن، اعتمدت هذه التقنية على الجمع بين رصد الموجات الراديوية والملاحظات من المسوحات المجرية التي تعمل بالضوء المرئي، أو الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي تطورت أعيننا لرؤيته.
يتحدى هذا البحث الجديد هذا الاتجاه، حيث يقوم ببناء خريطة لكثافة الهيدروجين باستخدام الموجات الراديوية التي رصدها تلسكوب ميركات الراديوي، والذي يتكون من 64 هوائيًا في حديقة ميركات الوطنية في كيب الشمالية بجنوب إفريقيا.
"هذا إنجاز مثير للغاية"، قال قائد الفريق سوراب بول في بيان. "لطالما اعتُبر رسم خرائط كثافة الهيدروجين وسيلة واعدة لرسم خريطة الكون بكفاءة، لكن الإشارة خافتة للغاية ويصعب عزلها عن انبعاثات المقدمة، والتداخلات الراديوية التي من صنع الإنسان، والتأثيرات الآلية.
"إن اكتشافه مباشرة باستخدام MeerKAT يُظهر أن هذه التقنية أصبحت أداة عملية لعلم الكونيات."
رسم الخرائط باستخدام MeerKAT
قام الفريق القائم على هذا البحث بتحليل حوالي 96 ساعة من رصدات مرصد ميركات، واكتشف إشارات من الهيدروجين يعود تاريخها إلى ما بين 4 و5 مليارات سنة. ويمتد هذا الهيدروجين على مسافات تصل إلى ملايين السنين الضوئية، وهي مسافة مماثلة للمسافة بين مجرة درب التبانة ومجرة أندروميدا المجاورة لنا.
يمثل هذا الإنجاز خطوة إلى الأمام في فائدة رسم خرائط الهيدروجين.
قال تشاوتينغ تشين، عضو الفريق من جامعة إدنبرة، في بيان: "يُعدّ الهيدروجين المتعادل أحد المكونات الأساسية لفهم كيفية تشكّل المجرات وتطورها. وبفضل تقنية رسم خرائط الكثافة، لسنا بحاجة إلى رصد كل مجرة على حدة، بل يمكننا قياس الإشارة الجماعية للهيدروجين عبر أحجام كونية واسعة، مما يمنحنا طريقة جديدة لدراسة كلٍّ من تطور المجرات وتوزيع المادة الأساسي في الكون".
قد تستفيد الدراسات الكونية المستقبلية بشكل كبير من تطوير تقنيات رسم خرائط الهيدروجين. وسيكون هذا عاملاً رئيسياً عند إنشاء مرصد مصفوفة الكيلومتر المربع (SKAO)، الذي يجري بناؤه حالياً في منطقة مورشيسون بغرب أستراليا ومنطقة كارو بجنوب إفريقيا.
رسائل المجلة الفيزيائية الفلكية .
