تقوم المركبة الفضائية نيو هورايزنز بقياس كل ضوء الخلفية في الكون في مهمة متابعة مصممة لمسح الضوء المرئي في الكون من أحلك منطقة في النظام الشمسي
كم هو مظلم الظلام؟ هذا ليس لغز دكتور سوس، ولكنه سؤال خطير شغل علماء الفلك لسنوات، وجاءت فرصتهم الكبرى مع المركبة الفضائية نيو هورايزنز، التي تقع الآن وراء الكواكب، على بعد أكثر من 5.4 مليار ميل من الأرض وتسمح الشمس لها بالتخلص من التلوث الضوئي الناتج عن غبار الخلفية في نظامنا الشمسي، مما يسمح للمركبة الفضائية بقياس ظلام الفضاء السحيق.
اكتشف علماء الفلك توهجًا متبقيًا قادمًا من آلاف المجرات الخلفية التي تملأ الكون. والخبر السار هو أنه لا يوجد مصدر آخر لضوء الخلفية يمكن أن يربك علماء الفلك. أكملت "نيو هورايزنز" رسم خريطة كاملة للضوء المرئي. تم إطلاق المركبة الفضائية في يناير 2006، وحلقت بالقرب من الكوكب القزم بلوتو في يوليو 2015، ومرت بالقرب من جسم حزام كويبر، أرويوث، في يناير 2019.
تلقي قياسات "نيو هورايزنز" ضوءا جديدا على ظلام الكون
ما مدى ظلمة الفضاء السحيق؟ ربما أجاب علماء الفلك أخيرًا على هذا السؤال باستخدام قدرات المركبة الفضائية نيو هورايزنز التابعة لناسا والمسافة التي تفصلها، حيث قاموا بإجراء القياسات الأكثر مباشرة ودقة على الإطلاق لإجمالي كمية الضوء التي ينتجها الكون.
بعد مرور أكثر من 18 عامًا على الإطلاق وبعد تسع سنوات من الاستكشاف التاريخي لكوكب بلوتو، تقع نيوهورايزنز على بعد أكثر من 7.3 مليار كيلومتر من الأرض، في منطقة من النظام الشمسي بعيدة بما يكفي عن الشمس لتكون في أحلك سماء ممكنة لتوفير منظور. فريدة من نوعها لقياس السطوع العام للكون البعيد.
الخلفية البصرية الكونية: فهم جديد
"إذا أمسكت بيدك في الفضاء السحيق، فكم من الضوء سيضيءها؟" سأل عالم الفلك مارك بوستمان من معهد علوم التلسكوب الفضائي في بالتيمور، المؤلف الرئيسي لورقة جديدة تصف البحث المنشور في 28 أغسطس في مجلة الفيزياء الفلكية.
"لدينا الآن فهم أفضل لكيفية وجود الفضاء المظلم حقًا. وتظهر النتائج أن معظم الضوء المرئي الذي نتلقاه من الكون يتم إنشاؤه في المجرات. والأهم من ذلك، أننا لم نعثر أيضًا على أي دليل على وجود مستويات كبيرة من الضوء قادم من مصادر غير معروفة لنا." علماء الفلك اليوم."
رؤى تاريخية وتحديات حديثة
تحل هذه النتائج لغزًا ظل العلماء يحاولون حله منذ الستينيات، عندما اكتشف عالما الفلك أرنو بانزياس وروبرت ويلسون أن الفضاء كان مليئًا بإشعاع الموجات الدقيقة القوي، والذي افترضوا أنه إشعاع متبقي من خلق الكون نفسه. وأدت هذه النتيجة إلى فوزهم بجائزة نوبل. منذ ذلك الحين، اكتشف علماء الفلك أيضًا أدلة على وجود الأشعة السينية الخلفية وأشعة جاما والأشعة تحت الحمراء التي تملأ السماء أيضًا.
إن اكتشاف الخلفية الضوئية المرئية - والتي تسمى رسميًا الخلفية البصرية الكونية (COB) - قدم طريقة لتلخيص كل الضوء الناتج في المجرات طوال عمر الكون قبل أن تتمكن تلسكوبات ناسا مثل هابل وجيمس ويب من رؤية الخلفية الضعيفة مباشرة إشعاع المجرات في الضوء المرئي.
في عصر تلسكوبات هابل وجيمس ويب، يقوم علماء الفلك بقياس COB للكشف عن الضوء الذي قد يأتي من مصادر أخرى غير هذه المجرات المعروفة. لكن قياس الكمية الإجمالية للضوء في الكون مهمة صعبة للغاية من الأرض أو من أي مكان آخر في النظام الشمسي الداخلي.
وقال تود لوير، وهو أحد الباحثين في مجال البحث العلمي: "لقد حاول الناس مرارا وتكرارا قياسه بشكل مباشر، ولكن الجزء الذي نعيش فيه من النظام الشمسي يحتوي على الكثير من ضوء الشمس والغبار بين الكواكب الذي ينثر الضوء حوله ليخلق ضبابا غامضا يخفي الضوء الخافت من الكون البعيد". باحث مشارك في نيوهورايزنز وعالم فلك في مختبر NOIRLab التابع لمؤسسة العلوم الوطنية في توكسون، أريزونا، وأحد مؤلفي الورقة الجديدة. "جميع المحاولات لقياس كثافة COB من داخل النظام الشمسي تعاني من قدر كبير من عدم اليقين."
دور "آفاق جديدة" في الملاحظات الكونية
هذا هو المكان الذي تدخل فيه نيو هورايزونز، في عمق حزام كويبر وتتجه إلى الفضاء بين النجوم، على بعد مليارات الأميال في رحلتها خارج الكواكب. في الصيف الماضي، قامت نيو هورايزونز بمسح الكون باستخدام كاميرا LORRI الخاصة بها، والتي جمعت العشرات من مجالات الرؤية المنفصلة، من مسافة أكبر بـ 57 مرة من المسافة بين الشمس والأرض.
LORRI محمي من الشمس بواسطة الجسم الرئيسي للمركبة الفضائية - مما منع حتى ضوء الشمس الخافت من اختراق الكاميرا الحساسة - وتم توجيه المجالات المركزة بعيدًا عن القرص اللامع ونواة درب التبانة والنجوم الساطعة القريبة.
اشراق نور الكون
استخدم الباحثون الذين قاموا بتحليل ملاحظات نيوهورايزنز بيانات إضافية من الأشعة تحت الحمراء البعيدة جمعتها بعثة بلانك التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية للحقول ذات كثافات الغبار المختلفة لمعايرة مستوى انبعاثات الأشعة تحت الحمراء هذه مع مستوى الضوء المرئي. وقد سمح لهم ذلك بالتنبؤ بدقة وتصحيح كمية الضوء القادمة من مجرة درب التبانة المنتشرة في صور COB، وهي تقنية لم تكن متاحة لهم أثناء محاولة مراقبة COB لعام 2021 مع نيوهورايزنز، حيث بالغوا في تقدير كمية الضوء. ينثر الغبار الضوء ويبالغ في قياس كمية الضوء المنبعثة من الكون نفسه.
لكن هذه المرة، وبعد الأخذ في الاعتبار جميع مصادر الضوء المعروفة، مثل نجوم الخلفية والضوء المتناثر بواسطة سحب رقيقة من الغبار داخل مجرة درب التبانة، وجد الباحثون أن المستوى المتبقي من الضوء المرئي يتطابق تمامًا مع شدة الضوء الناتج عن مجرة درب التبانة. جميع المجرات على مدى 12.6 مليار سنة الماضية.
تأكيد النظريات وتوسيع المهام
وقال لوير: "إن أبسط تفسير هو أن COB يأتي بالكامل من المجرات". "إذا نظرنا خارج المجرات، نجد هناك ظلامًا لا أكثر."
وقال آلان ستيرن Alan Stern، الباحث الرئيسي في نيوهورايزنز من معهد أبحاث الجنوب الغربي في بولدر، كولورادو: "يعد هذا العمل المنشور حديثًا مساهمة مهمة في علم الكونيات الأساسي، وهو شيء لا يمكن القيام به إلا باستخدام مركبة فضائية بعيدة مثل نيو هورايزنز". "ويظهر أن مهمتنا الموسعة الحالية تقدم مساهمات علمية مهمة تتجاوز بكثير الغرض الأصلي لمهمة الكواكب لإجراء أول دراسة قريبة لأجسام بلوتو وحزام كويبر."
ما بعد بلوتو: رحلة "الآفاق الجديدة" المستمرة
تواصل نيوهورايزنز مهمتها الموسعة الثانية لتوثيق الأجسام البعيدة في حزام كويبر، وتحديد خصائص الغلاف الشمسي الخارجي للشمس ومواصلة عمليات الرصد الفيزيائية الفلكية من موقعها الفريد والبعيد.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
תגובה אחת
لم أفهم، في مكان ما في الفضاء بعيدًا عن النظام الشمسي وبقية الأجرام السماوية، هل يمكنك قراءة صحيفة؟ هل الضوء القادم من النجوم البعيدة يسطع حقًا؟