091120_lg_frb_feat-1028x579-1

حادثة دفق راديوي سريع متكرر جديدة تجعل الباحثين يهمّون بالعمل من جديد، إذ رصد العلماء إشارة غريبة بالغة في القدم من أعماق الفضاء.

في 2021 اُلتقطت إشارة متكررة في ظاهرة اسمها دفق راديوي سريع (fast radio burst - FRB) من مصدر بعيد جدًا. وقد سجل العلماء 1863 دفقًا في غضون 82 ساعة من إجمالي 91 ساعة من المراقبة.

سمح هذا السلوك شديد النشاط للعلماء بأن يحددوا خواص المجرة التي تحوي مصدر الدفق وبُعدها عنا، وجعلهم يدركون طبيعة المصدر ذاته.

رصد التلسكوب الراديوي الكروي (FAST) في الصين هذا الجسم، وصفه عالم الفلك هنغ شو من جامعة بكين في ورقة بحثية جديدة وأطلق عليه اسم (FRB 20201124A).

بالاعتماد على الأدلة المتوفرة يعتقد العلماء أن مصدر دفق راديوي سريع كهذا هو على الأرجح نجم مغناطيسي، وهو نجم نيوتروني بحقولٍ مغناطيسية شديدة القوة.

إذا كان (FRB 20201124A) هو بالفعل أحد هذه الأجسام الكونية المهولة، فيبدو أنه متفرد بشكل ملفت.

يقول عالم الفيزياء الفلكية بنغ تشانغ من جامعة نيڨادا، لاس ڨيغاس: «جعلتنا هذه المشاهدات نعاود البحث من جديد. من الواضح أن ظاهرة الدفق الراديوي السريع أكثر غموضًا مما تخيلنا. نحتاج إلى المزيد من حملات الرصد بأطوال أمواج متعددة لنعرف أكثر عن طبيعة هذه الأجسام».

لطالما كانت الدفقات الراديوية السريعة مصدر حيرة وتعجب لعلماء الفلك منذ اكتشافها قبل 15 سنة في بيانات مؤرشفة تعود لعام 2001، فقد رصدوا حينها ارتفاعًا حادًا جدًا من دفق راديوي سريع شديد القوة دام للحظة فقط قبل أن يختفي.

ومنذ ذلك الوقت حتى الآن اكتُشِف الكثير منها: إرسالات من الأمواج الراديوية تستمر لأجزاء صغيرة من الثانية، تصدر حينها طاقةً فائقة تعادل 500 مليون ضعف من طاقة الشمس.

دلّت معظم هذه المشاهدات على انبعاثات فردية غير متكررة، ما جعلها صعبة الدراسة والفهم، نظرًا لعدم وجود أنماط واضحة. ولكن رُصدت قلة قليلة منها تتكرر، ما ساعد العلماء على تتبعها إلى المجرات التي تصدر منها.

ثم في عام 2020 طرأ تطور هام، إذ رُصد دفق راديوي سريع في مجرة درب التبّانة للمرة الأولى، وهذا ما جعل العلماء يتقصوا الحقيقة عن قرب أكبر، فوجدوا أن مصدر هكذا انبعاثات هو نجم مغناطيسي.

يُعد الدفق الراديوي السريع الذي اكتُشِف مؤخرًا مثالًا نادرًا آخر عن إشارات راديوية كونية متكررة. وقد منح (FRB 20201124A) علماء الفلك في أقل من شهرين أكبر عينة جمعها العلماء إلى الآن من دفق راديوي سريع مع استقطاب (polarization).

يشير مصطلح الاستقطاب إلى المنحى الذي تأخذه أمواج الضوء في الفراغ ثلاثي الأبعاد. يستطيع العلماء أن يفهموا البيئة التي مر من خلالها الضوء باستقراء التغيرات التي طرأت على منحاه منذ أن انبثق من مصدره. فعلى سبيل المثال يدل الاستقطاب القوي على بيئة شديدة المغناطيسية وهكذا.

توصل العلماء إلى أنّ مصدر الإشارات المتكررة هذه هو نجم مغناطيسي، بالاعتماد على المعلومات الوفيرة التي حصلوا عليها من (FRB 20201124A).
<h3>يبدو أن مصدر الدفق ليس وحيدًا</h3>
لوحظ أمر غريب، فالطريقة التي تغير بها الاستقطاب عبر الزمن أشارت إلى أن قوة المجال المغناطيسي وكثافة الذرات حول النجم المغناطيسي كانت متذبذبة.

قال تشانغ موضحًا: «الأمر بالنسبة لي بمثابة تصوير فيلم عن محيط مصدر دفق راديوي سريع، وقد أظهر فيلمنا بيئة معقدة ممغنطة تتطور ديناميكيًا لم نكن نتصورها من قبل. فبيئة كهذه ليست أول ما يجول في الذهن عند التفكير في نجم مغناطيسي منعزل. قد يوجد شيء آخر في مقربة من محرك FRB هذا، على الأغلب يوجد مرافق ثنائي (binary companion)».

توحي البيانات بإمكانية أن يكون المرافق نجمًا حارًا أزرق من نوع (Be Stars) التي تكون غالبًا مرافقة للنجوم النيوترونية. وقد وضحت ورقة بحثية منفصلة بقيادة عالم الفلك فاين وانغ من جامعة نانجينغ في الصين الدليل على ذلك، من الجدير بالذكر أيضًا أن تلك النجوم تملك أطيافًا وخطوط انتشار من نوع B.
<h3>مفاجأة أخرى كان يحملها مصدر الدفق الراديوي السريع للباحثين</h3>
النجوم المغناطيسية هي نواة النجوم العملاقة هائلة الحجم التي انهارت على نفسها بفعل جاذبيتها كسائر النجوم النيوترونية. كانت كتلة هذه النجوم تتراوح ما بين 10 إلى 25 مرة من كتلة الشمس، أو حتى أكثر إذا كانت غنية بالمعادن.

من المعروف عن النجوم النيوترونية أنها تستهلك وقودها بسرعة دراماتيكية، ما يؤدي إلى امتلاكها حياة قصيرة نسبيًا، تنتهي دائمًا بقذف موادها خارجًا في انفجار يسمى المستعر الأعظم.

نظرًا إلى حياة النجوم المغناطيسية القصيرة، كان يُعتقد أن هذه الأجرام السماوية اليافعة توجد في مناطق من المجرات حيث ما زالت النجوم تتكون، أي تتكون النجوم وتعيش حيواتَها القصيرة وتموت مشكلة سحبًا من الغبار الكوني والمواد التي تدخل في تشكيل نجوم جديدة وهكذا. هي دورة حياة كونية جميلة، ولكن هنا تكمن المشكلة.
<h3>طريقة جديدة للنظر في الأمور</h3>
يوجد مصدر الدفق الراديوي السريع (FRB 20201124A) في مجرة تشبه إلى حد كبير درب التبانة. ونعلم أنه من غير المألوف أن نجد مناطق لولادة النجوم في مجرتنا، ما يدفعنا للاعتقاد أنه لا يوجد جيل جديد من النجوم اليافعة يتشكل بالقرب من مصدر الدفق قيد الدراسة.

لكن (FRB 20201124A) ليس الحالة الوحيدة التي يوجد فيها مصدر دفق راديوي سريع في مجرة خالية نسبيًا من تشكل النجوم، وما يزال عدد هذه الحالات التي نعلم بها يتزايد باستمرار، وهو ما يوحي بنقص في المعلومات المتوفرة لدينا أو خلل في طريقة التفكير أو عامل مهم غائب في المعادلة. فعندما يتعلق الأمر بدراسة النجوم المغناطيسية ومصادر الدفق الراديوي السريع، من الواضح أننا بحاجة إلى إعادة النظر في ماهيتها وفي الأماكن التي من الممكن أن تقع فيها.

ولكن معرفة خصائص هذا المصدر يعني أننا نملك منطلقًا واضحًا لنعيد خوض هذه الرحلة. فالعمل الذي أجراه وانغ وزملاؤه يشير أساسًا إلى أن ثنائيات (النجوم النيوترونية-النجوم Be) هي المكان الأنسب للبحث عن مصادر دفق راديوي سريع.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/اكتشاف-جديد-يسمح-للعلماء-بتتبع-التدفق/">اكتشاف جديد يسمح للعلماء بتتبع التدفقات الراديوية السريعة</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/إشارات-غامضة-تدل-على-أن-الدفقات-الرادي/">إشارات غامضة تدل على أن الدفقات الراديوية السريعة أنشط مما اعتقدنا</a>

ترجمة: نوار الشيخ

تدقيق: محمد حسان عجك

<a href="https://www.sciencealert.com/a-new-frb-signal-has-buzzed-nearly-2000-times-in-just-two-months-raising-a-mystery">المصدر</a>

دفق راديوي سريع متكرر خلال شهرين، والباحثون يتسائلون عن مصدره

1x-1-6

تُقلِع نحو 10 ملايين رحلة جوية سنويًا من مطارات الولايات المتحدة الأمريكية، ويتطلب هذا العدد الكبير من الرحلات عملًا جماعيًا دقيقًا للغاية من عمال المطارات والشركات المتعاونة معها. من أهم الوظائف في هذا المجال هي مهمة تنظيف الطائرات بعد كل رحلة.

يؤدي عاملو التنظيف مهمتهم في الطائرة بهدوء ومن دون أن يلاحظهم المسافرون، وتكمن أهمية عملهم في جعل الرحلة أكثر راحة للمسافرين الذين يجلسون لساعات طويلة في المقصورات الضيقة، وحمايتهم أيضًا من الأمراض التي تنتقل عبر الهواء ولمس الأسطح الملوثة التي قد تحتوي على جراثيم وفيروسات.

يقول فون جينينغز، المتحدث باسم الخطوط الجوية الأمريكية (Airlines for America): «تعمل شركات الطيران باستمرار بين الرحلات وفي الليل لتأمين مقصورات نظيفة ومريحة للمسافرين».

مثلًا، تنظّف شركة (ABM Aviation) للطيران نحو مليون مقصورة سنويًا، وهو ما يحتاج إلى درجة عالية من التنظيم، نظرًا إلى الوقت القصير لانعطاف الطائرة واستعدادها لرحلة جوية أخرى.

يقول جون ألفورد، المسؤول عن مظهر الطائرات الداخلي في هذه الشركة: «نعطي اهتمامًا بالغًا لتطهير أماكن تحضير الطعام، وتنظيف المراحيض المستخدمة وأماكن تناول الطعام والطاولات والمظهر الإجمالي للطائرة».

تستخدم شركات التنظيف مؤخرًا برمجيات متطورة وأجهزة لاسلكية لمعرفة موعد هبوط الطائرات بدقة وتحديد المناطق التي تحتاج إلى تنظيف في مقصورات الطائرة، فترسل الشركة بناء على ذلك العدد المطلوب من العاملين لتولي المهمة.

مثلًا، يستخدم قادة فرق التنظيف في شركة ABM أجهزة محمولة باليد لتحديد خصائص الطائرة القادمة.

يقول ألفورد: «تسمح لنا تقنياتنا بالنظر بدقة في تفاصيل عملية تحديد القوى العاملة في الوقت المناسب؛ ما يساعدنا على إرسال الموظفين في موعد وصول الطائرة».

يوجد عوامل كثيرة تدخل في تحديد مدى صعوبة تنظيف طائرة ما، مثل الوقت ونوع الرحلة محلية أو دولية

صرّح ألفورد أيضًا في مقابلة مع بي بي سي: «تعود الرحلات القصيرة أو المحلية عادة إلى الإقلاع بسرعة، لذلك يوجد القليل من الوقت لتنظيف هذه الطائرات مقارنة مع تلك التي تذهب في رحلات دولية».

يشكل هذا التفاوت في المواعيد عقبة في تنظيم عمل شركات الطيران والتنظيف على حد سواء.

لمواجهة هذه الصعوبات، وضعت شركة ABM تعليمات لثلاثة طرائق تنظيف مختلفة:

أولًا، تنظيف الانعطاف؛ أي الإجراءات المتخذة عندما تدور الطائرة وتعود إلى السماء بسرعة. يُركّز فيها على تنظيف مطبخ الطائرة والمراحيض، وإزالة القمامة من الممرات وبين المقاعد.

ثانيًا، تنظيف المبيت؛ أي عندما تبيت الطائرة ليلًا لمدة 8-10 ساعات بعد خوضها جميع الرحلات في اليوم. يعمل الموظفون في هذا النوع بعناية أكبر ويركزون على مناطق جلوس المسافرين وبين المقاعد، مع العمل على تنظيف المطبخ والمراحيض أيضًا.

ثالثًا، التنظيف العميق؛ أي التنظيف العميق لجميع جوانب المقصورات الداخلية، إذ يزيل العاملون المقاعد والسطوح الأخرى لكشف المناطق التي يصعب الوصول إليها في التنظيف العادي، وينظفون الغرف ومناطق التخزين. قد تستعمل بعض الشركات أجهزة مخصصة للتنظيف العميق.

يتفاوت عدد أعضاء الفريق المُرسل لتنظيف طائرة معينة من 5-12 شخصًا، وذلك حسب الطريقة المستخدمة وتعليمات الشركة. كل واحد من هؤلاء يحمل مكنسة كهربائية أو معقمات وله دوره الخاص في العملية.

أصعب طريقة من الطرائق المذكورة سابقًا هي تنظيف الانعطاف؛ وذلك بسبب تفاوت المدة التي يستغرقها المسافرون لمغادرة الطائرة، وتأخر بعض الطائرات عن موعد الهبوط المفترض لها؛ ما يشكل ضغطًا كبيرًا على العاملين، وتُحلّ هذه المشكلة عبر زيادة عدد العمال.

يواجه العاملون في هذه الشركات تحديًا آخرَ وهو التعامل مع المفقودات. إذ يسجّل العاملون جميع المواد المفقودة ومحتويات هذه المواد إذا لزم الأمر، ثم يلتقطون صورًا لهذه الأغراض ويسلمون ملكيتها إلى شركة الطيران الشريكة. وهذا ما يحدث يوميًا.

يُذكر أن شركات الطيران قد اتخذت إجراءات سلامة إضافية منذ بداية جائحة فايروس كورونا حتى الآن. مثلًا، تتفقّد شركة دلتا للطيران 19 إجراء سلامة قبل أن تسمح للمسافرين بالصعود إلى الطائرة.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d9%85%d8%a7-%d9%87%d9%88-%d8%a3%d8%b3%d9%88%d8%a3-%d9%85%d9%82%d8%b9%d8%af-%d8%b9%d9%84%d9%89-%d8%a7%d9%84%d8%b7%d8%a7%d8%a6%d8%b1%d8%a9%d8%9f/">ما هو أسوأ مقعد على الطائرة؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%a5%d9%84%d9%89-%d8%a3%d9%8a-%d9%85%d8%af%d9%89-%d9%8a%d9%85%d9%83%d9%86-%d9%84%d9%84%d8%b7%d8%a7%d8%a6%d8%b1%d8%a9-%d8%a7%d9%84%d8%aa%d8%ad%d9%84%d9%8a%d9%82-%d8%a5%d8%b0%d8%a7-%d8%aa%d8%b9%d8%b7/">إلى أي مدى يمكن للطائرة التحليق إذا تعطّلت محركاتها؟</a>

ترجمة: نوار الشيخ

تدقيق: نايا كركور

مراجعة: عبد المنعم الحسين

<a href="https://science.howstuffworks.com/transport/flight/modern/airlines-clean-planes-quickly.htm?fbclid=IwAR2xPI1wuLGB8odcRVgIFsgRODTt9TCioSPDX3GNVGCnFk3FGGjQnc7i6Ao">المصدر</a>

كيف تنظف شركات الطيران الطائرة بسرعة كبيرة؟

TNA70-Zubrin-Brenner-Spacek-banner-1

لا يصلح غلاف المريخ الجوي حاليًا للتنفس ولا يدعم استمرارية الحياة عليه، فهو رقيق جدًا وأقل كثافة من الغلاف الجوي للأرض بمئة مرة. ولكن، يوجد على سطح الكوكب الأحمر الآن جهاز صغير بحجم حقيبة اليد، يضخ الأكسجين في الغلاف الجوي غير المأهول. يعمل هذا الجهاز بكفاءة شجرة صغيرة، وقد استخدمه العلماء 7 مرات لغاية الآن (4/11/2022).

سُمّي الجهاز MOXIE أو (Mars Oxygen In-situ resource utilization Experiment) ويعني هذا أنه مجهز لاستخدام الموارد الطبيعية في الموقع الأصلي لإنتاج الأكسجين، وهو ما يجعله أول تجربة من نوعها.

تهدف هذه التجارب إلى جعل الهواء صالحًا للاستنشاق على سطح المريخ، للسماح أخيرًا بإرسال بعثة بشرية إليه. كما أن رحلة العودة تتطلب أطنانًا من الأكسجين لدفع المركبة من سطح الكوكب إلى الفضاء.

وُضع MOXIE في قلب الروبوت الجوال بيرسڤيرنس (Perseverance Rover) قبل إرساله إلى المريخ في تموز 2020. ويستخدم طريقة تدعى التحليل الكهربائي (Electrolysis) لفصل جزيئات ثاني أكسيد الكربون CO2 إلى أول أكسيد الكربون CO وأيون أكسجين. ما يساعد على الأمر هو تركيب CO2 الذي يتألف من ذرة كربون وذرتي أكسجين، ووفرته على سطح المريخ، إذ يشكل ما يقارب 96% من الغلاف الجوي هناك.

كما ذُكر سابقًا، فقد أنتج MOXIE الأكسجين في 7 تجارب، وذلك منذ هبوطه على الكوكب الأحمر في شباط من عام 2021 حتى نهاية ذلك العام، وسيستمر بإنتاج المزيد في المستقبل.

يدعم معهد ماساتشوستس للتقنيات MIT هذه التجارب، ويقول الأستاذ الجامعي في المعهد جيفري هوفمان ما يلي: «هذه أول تجربة لاستخدام الموارد على سطح كوكب آخر، وتحويلها كيميائيًا إلى شيء قابل للاستخدام في البعثات البشرية. إن هذا حدث تاريخي».

يُذكر أن هوفمان هو رائد فضاء سابق في ناسا، وهو نائب الباحث الرئيسي في MOXIE.

استخدام التحليل الكهربائي لتوليد الأكسجين ليس بالأمر الجديد، فعلى سبيل المثال، يستخدم رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية هذه الطريقة لفصل جزيئات الماء H2O إلى هيدروجين وأكسجين. ولكن مع ندرة الماء على كوكب المريخ، ينبغي عدم التفريط فيه إن وُجدت طريقة أخرى.

درس العلماء الفصل الكهروكيمياوي لثاني أكسيد الكربون إلى مكوناته الرئيسة معمقًا على مدى عقود. فهي عملية مفهومة ومجربة كثيرًا في عالمنا. ولكن التحدي كان في تجهيز نظام قادر على فعل ذلك على سطح المريخ باستخدام الموارد المحلية للكوكب.

<strong>توجد عدة خطوات لعملية إنتاج MOXIE للأكسجين:</strong>
<ul>
 	<li> يُدخل الهواء المريخي عبر مصفّي من نوع HEPA وينقّيه من الغبار والشوائب.</li>
 	<li> يضغط الهواء ويسخنه إلى 800 درجة مئوية.</li>
 	<li> يمرر الهواء إلى جهاز يدعى محلل الأكسجين الصلب الكهربائي، الذي يقسم ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون وأيونات أكسجين سالبة.</li>
 	<li>بعد ذلك، تندمج أيونات الأكسجين لتصبح جزيء أكسجين O2، الذي يقيسه الجهاز لمعرفة مدى الجودة والكمية.</li>
 	<li> وأخيرًا يطلق الأكسجين إلى الغلاف الجوي للمريخ.</li>
</ul>
يقول العلماء القائمين على التجربة أن عملية تشغيل واحدة تتطلب عدة ساعات من الإحماء، بعدها يعمل MOXIE على إنتاج الأكسجين لمدة ساعة، بحيث يفترض أن يضخ 10 غرامات -أي ما يكفي رائد فضاء واحد للتنفس لمدة 20 دقيقة- وبعدها يتهيأ النظام لحالة التوقف عن العمل.

صَنَع MOXIE في كل من تجاربه السبعة ما يتراوح بين 5.4غ و8.9غ من الأكسجين الجزيئي، بمجموع قدره 49.9غ.

مناخ المريخ متقلب، ليس فقط بين الليل والنهار بل بين فصول السنة أيضًا، وهو ما يؤثر على درجات الحرارة وكثافة الهواء. ولذلك فهناك حاجة إلى تجربة MOXIE في مختلف المناخات والظروف الجوية. وهذا ما فعله العلماء في فترات التشغيل العديدة، فلم يتبقَ إلا مهمة تشغيله في فترتي الفجر والغسق، حين تتغير درجات الحرارة دراماتيكيًا.

حول ذلك يقول مايكل هيكت، الباحث الرئيسي في MOXIE: «نمتلك في جعبتنا ورقة رابحة ستسمح لنا بفعل ذلك، وعندما نجربه في المخبر، نستطيع حينها القول بأننا وصلنا إلى إنجاز مهم يثبت قدرتنا على تشغيل الجهاز في أي وقت كان».

الهدف النهائي هو بناء نظام يعمل بنفس الآلية ولكن على مستوى أكبر بكثير من MOXIE، وسيتعيّن على مثل ذلك الجهاز أن ينتج الأكسجين باستمرار.

قال هيكت سابقًا إن فريقًا صغيرًا من رواد الفضاء سيحتاج إلى طن من الأكسجين القابل للاستنشاق للبقاء على المريخ لسنة كاملة. وذلك كله من دون أن الأخذ بالحسبان الأطنان من الأكسجين التي تدخل في تركيب وقود الإطلاق لرحلة العودة. فتلك الرحلة تحتاج إلى 50 طنًا من الوقود -أغلبها أكسجين- على سطح المريخ، ويتطلب ذلك إحضار 500 طن من الوقود من كوكب الأرض، وهذا ما يعيق الاستكشاف الفضائي. لحل هذه المشكلة، سيستخدم العلماء نظامًا لتوليد الأكسجين على سطح المريخ مشابه لجهاز MOXIE.

سيجري العلماء التجربة القادمة في وقت من السنة يكون فيه الغلاف الجوي للمريخ أكثر كثافة من أي وقت آخر. الهدف من هذه التجربة هو استخدام الجهاز بأقصى إمكاناته لإنتاج أكبر كمية من الأكسجين. ستظهر النتائج الحدود التي تقف عندها قدرات MOXIE، وذلك للمساهمة بدفع هذه الحدود إلى أبعد مدى في الجهاز المستقبلي.

نهايةً، قال هوفمان: «لتمكين بعثة بشرية إلى المريخ، علينا أن نحضر الكثير من التجهيزات من الأرض كالحواسب وبدلات الفضاء والمسكن. ولكن الأوكسجين؟ إن كان بإمكانك صنعه هناك فافعل ذلك، وستكون في مقدمة السباق».

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%a7%d9%84%d8%ba%d8%b7%d8%a7%d8%a1-%d8%a7%d9%84%d8%ac%d9%84%d9%8a%d8%af%d9%8a-%d8%a7%d9%84%d9%85%d8%b1%d9%8a%d8%ae/">دليل جديد عن تواجد مياه سائلة تحت القطب الجنوبي على كوكب المريخ</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%a7%d9%84%d8%ad%d9%8a%d8%a7%d8%a9-%d8%b9%d9%84%d9%89-%d8%a7%d9%84%d9%85%d8%b1%d9%8a%d8%ae-3/">أولى أنواع الحياة على المريخ دمرت نفسها في أثناء أزمة مناخية</a>

ترجمة: نوار الشيخ

تدقيق: دوري شديد

<a href="https://www.sciencealert.com/a-briefcase-sized-box-is-already-making-oxygen-on-mars">المصدر</a>

ناسا تبدأ توليد الأكسجين على المريخ عبر صندوق صغير

d44151-022-00024-6_20179598

أجرى علماء الفلك في مركز الفيزياء الفلكية في هارفارد سميثسونيان تحليلًا جديدًا ذا تأثير كبير على فهمنا الحالي للكون وتركيبه. سُمّي هذا التحليل بانثيون+ (+Pantheon)؛ تحليلٌ جدّد ثقتنا في بعض النظريات السائدة، وفتح المجال للمزيد من الجدل، والاختلاف حول نظريات أخرى. من أهم إنجازات هذا التحليل إغلاق الباب على بعض الفرضيات الموضوعة التي حاولت تفسير طبيعة الطاقة المظلمة (Dark Energy)، والمادة المظلمة (Dark Matter)، وتسليط الضوء على فرضيات أخرى قد تجبرنا على إعادة النظر في القوانين الطبيعية للفيزياءِ الكونية.

يؤكد تحليل بانثيون+ أن ثلثي مكونات الكون تقريبًا هي طاقة مظلمة، والثلث الأخير هو المواد التي بمعظمها مكونة من المادة المظلمة. وتجب الإشارة أيضًا إلى أن الكون يتوسع بسرعة متزايدة منذ بضعة مليارات من السنين، وهو ما يتوافق تمامًا مع فهمنا للكون في العقود الأخيرة.

يسمى الإطار العلمي الذي يضم الحقائق السابقة جميعها «النموذج القياسي لعلم الكونيات»، وللأسف لم نتمكن بعد بواسطته من التقاط المادة المظلمة والطاقة المظلمة وقياسهما مباشرةً. إذ تبقيان لغزًا من أكبر ألغاز الكون؛ اللغز الذي يأمل الباحثون في هذه الدراسة بالاقتراب من حله.

يقول ديلِن براوت العضو الذي يترأس البحث، وأحد الحاصلين على منحة آينشتاين الدراسية للمتميزين: «يمكننا من خلال نتائج بانثيون+ أن نضع أدق القيود على ديناميكا الكون وتاريخه حتى الآن. راجعنا البيانات بدقة، ويمكننا الآن أن نقول بثقة أكبر مما سبق كيف تطور الكون عبر الدهور، وأن النظريات الحالية الأفضل للطاقة المظلمة والمادة المظلمة ما تزال صحيحةً».

يُعد بانثيون+ أكبر مجموعة بيانات من نوعها على الإطلاق، إذ تتألف هذه البيانات من أكثر من 1500 انفجار نجمي تسمى المستعرات العظمى من النوع 1a أي (Type 1a Supernovae). تحدث هذه الانفجارات عندما تجتمع كتلة كبيرة جدًا حول نجم قزم أبيض (White Dwarf)، ما يؤدي إلى تفاعل نووي حراري جامح. والأقزام البيضاء هي بقايا لنجوم كتلتها صغيرة نسبيًا كشمسنا.

تشعّ المستعرات العظمى 1a بضوء أكثر سطوعًا من مجرات بأكملها، وهو ما يجعلها مرئيةً من على بعد 10 مليارات سنة ضوئية، أو أكثر. يستغل العلماء هذا الضوء الذي يتلاشى كلما ازداد البعد، لتحديد نقاط الزمان والمكان؛ وذلك بمراعاة ظاهرة الانزياح الأحمر التي يزداد فيها طول الموجة، ويقل تواترها بالابتعاد عن المصدر.
بالنظر إلى كل تلك المعلومات نستطيع أن نستنتج كيف توسع الكون على مر العصور، وهذا بدوره يدلنا على طبيعة مكوناته واختلاف كمياتها عبر تلك العصور.

يعود اكتشاف التوسع المتسارع للكون إلى عام 1998 حين قامت مجموعة من العلماء بدراسة مستعر أعظم مماثل من النوع 1a. كان لا بد من وجود طاقة خفية لها تأثير معاكس للجاذبية، أي تتسبب بإبعاد المجرات والنجوم عن بعضها بدلًا من جذبهم. سميت هذه الطاقة بـِ«الطاقة المظلمة»، التي تُعد من الخواص المتأصلة للفضاء الفارغ. والجدير بالذكر هنا أن توسع الكون يُعزى إلى أن محصلة قوى الدفع لهذه الطاقة المظلمة أكبر بكثير من قوى الجذب في الفراغ.

منذ ذلك الحين صدر العديد والعديد من الأبحاث المتعلقة بالطاقة المظلمة والمادة المظلمة، وأصبحت مجموعات البيانات الخاصة بالمستعرات العظمى 1a أكبر وأكبر. يجمع بانثيون+ كل هذه البيانات ويحللها في أكبر دراسة إحصائية من نوعها حتى الآن.

يقول آدم ريس أحد الحاصلين على جائزة نوبل 2011 في الفيزياء من أجل اكتشاف التوسع المتسارع للكون: «إن تحليل بانثيون+ الأخير هذا هو بطرق عدة ذروة العمل المجتهد للمراقبين، والباحثين النظريين في جميع أنحاء العالم على مدار عقدين، لفهم جوهر الكون».

يذكر أن ريس حاصل على شهادة الدكتوراه في الفيزياء الفلكية من جامعة هارڤارد، وهو أستاذ جامعي متميز في جامعة جونز هوبكنز (JHU).

تعود بدايات عمل براوت في مجال علم الكونيات إلى أيام دراسته في (JHU)، حيث درّسه آدم ريس، وأشرف عليه. تعاون براوت هناك مع مستشار ريس آنذاك دان سكولنيك، أحد المشاركين أيضًا في هذه الدراسة. إذ بدأ سكولنيك منذ عدة سنوات تحليل بانثيون (Pantheon) الأصلي، الذي شمل حوالي 1000 مستعر أعظم. أما الآن فقد أضاف براوت وسكولنيك، وفريقهما الجديد في بانثيون+ بيانات تعادل نصف البيانات الأصلية. ذاك بالإضافة إلى تحسينات في تقنيات التحليل، وتصحيح العديد من الأخطاء سمحت لبانثيون+ بأن يعطي نتائج تساوي ضعفي الدقة الأصلية.

يقول براوت: «لم تكن القفزة في جودة البيانات، ولا فهمنا الفيزيائي لها لتتحقق لولا وجود هذا الفريق الرائع من الطلاب والمشاركين، الذين عملوا بجد لتحسين كل وجه من أوجه التحليل».

يتكون الكون حسب التحليل الأخير بنسبة 66.2% من الطاقة المظلمة، ونسبة 33.8% تتكوّن من المادة المظلمة والمادة العادية. جمع الباحثون هذه النتائج مع المعلومات التي توصلنا إليها في أبحاث أخرى من أجل التوصل إلى فهم أعمق لمركبات الكون في عصوره المختلفة.

تتشابه هذه الأبحاث في أوجه عدة، فهي جميعًا ذات أدلة قوية ومستقلة. ولكن أكثر ما اهتم به براوت وشركاؤه فيها هو قياسات إشعاع الخلفية الكونية الميكروي.

قدم لنا التحليل نتيجة هامةً أخرى تتعلق بواحد من أكثر أسئلة علم الكونيات الحديث إلحاحًا: ما هو معدل توسع الكون الحالي؟ يعرف هذا المعدل بثابت هابل. توصل العلماء من خلال دمج نتائج بانثيون+ مع مجموعة بيانات أخرى (SH0ES) بقيادة ريس إلى أدق قياس لثابت هابل.

وكانت النتيجة هي كما يأتي: من أجل كل ميغا فرسخ فلكي (Megaparsec)؛ أي 3.26 مليون سنة ضوئية، يتوسع الفضاء في الكون القريب بمقدار 73.4 كم/ثانية.

على الرغم من ذلك فالقياسات الأخرى غير المحلية لعصور مختلفة من عمر الكون تتباين بشكل واضح. من خلال دراسة أقدم ضوء في الوجود؛ أي إشعاع الخلفية الكونية الميكروي، وباعتماد النموذج القياسي لعلم الكونيات، نحصل بتكرار على ثابت هابل أقل بكثير من المعدل الناتج عن دراسة مستعرات عظمى 1a أوظواهر فلكية أخرى. يسمى هذا الفرق الكبير «توتر هابل» (Hubble Tension).

ترفع البيانات من بانثيون+ و(SH0ES) هذا التوتر، فقد تجاوز توتر هابل الحد 5-sigma بالفعل. وهو الحد المهم الذي يستخدمه العلماء لتحديد ما إذا كانت الإحصائيات ذات معنى، أم أنها حدثت بمحض الصدفة (احتمال 1 من مليون لوقوع الحدث بالصدفة). ويدل وصولنا إلى هذه المرحلة إلى أن صعوبات جديدة تنتظر علماء الفلك والباحثين النظريين.

قال براوت: «ظننّا أن من الممكن التوصل إلى أدلة لحل جديد لهذه المشاكل في مجموعة بياناتنا، ولكن ما فعلَته هو أنها أغلقت الباب أمام عدة خيارات كانت ممكنة، ولذلك تبقى هذه الفروقات العميقة قائمةً».

وتابع: «بدأت العديد من النظريات الأخيرة بالإشارة إلى وجود فيزياء غريبة في بداية الكون، ولكن نظريات غير مثبتة كهذه يجب أن تمر بالعديد من الاختبارات العلمية، بالإضافة إلى أن ثابت هابل ما يزال يشكل تحديًا كبيرًا».

يتفحص بانثيون+ تاريخ الكون مجملًا بدقة، ويدرس العديد من الظواهر الفلكية بالغة القدم، أقدمها المستعرات العظمى البعيدة التي وقعت منذ حوالي 10 مليارات سنة، أي عندما كان الكون في الربع الأول من عمره الحالي. إذ قيّدت المادة المظلمة والطاقة الخاصة بتلك المستعرات حينها معدل توسع الكون، ولكن تغير كل ذلك منذ بضعة مليارات من السنين، عندما أصبح تأثير الطاقة المظلمة أكبر من تأثير المادة المظلمة، ما دفع بمكونات الكون بقوة هائلة جعلتها تبتعد عن بعضها بتسارع متزايد.

أردف براوت: «نستطيع بواسطة هذه البيانات مجتمعةً أن ننظر بدقة إلى الكون منذ أن كانت المادة المظلمة تحكمه، حتى أصبحت الطاقة المظلمة مسيطرةً عليه. يوفر هذا التحليل فرصةً نادرةً لمشاهدة الطاقة المظلمة تولد، ثم تقود تطور الكون بمقاييس هائلة حتى يومنا هذا».

يأمل العلماء معرفة المزيد عن طبيعة الطاقة المظلمة، وخواصها من خلال إجراء تحليلات قوية أخرى.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%a7%d9%84%d8%a5%d9%86%d8%b0%d8%a7%d8%b1%d8%a7%d8%aa-%d8%a7%d9%84%d8%b7%d9%8a%d9%81%d9%8a%d8%a9/">معرفة سرعة توسع الكون اعتمادًا على بيانات تصادم الثقوب السوداء</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d9%85%d8%ac%d8%b1%d8%a7%d8%aa-%d9%84%d8%a7-%d8%aa%d8%ad%d8%aa%d9%88%d9%8a-%d8%a7%d9%84%d9%85%d8%a7%d8%af%d8%a9-%d8%a7%d9%84%d8%b3%d9%88%d8%af%d8%a7%d8%a1/">دحض الاكتشاف الهائل حول وجود مجرات لا تحتوي المادة السوداء</a>

ترجمة: نوار الشيخ

تدقيق: منال توفيق الضللي

<a href="https://www.sciencedaily.com/releases/2022/10/221019111358.htm">المصدر</a>

نوار الشيخ

الأعمال

دفق راديوي سريع متكرر خلال شهرين، والباحثون يتسائلون عن مصدره

كيف تنظف شركات الطيران الطائرة بسرعة كبيرة؟

ناسا تبدأ توليد الأكسجين على المريخ عبر صندوق صغير

وصف دقيق للطاقة المظلمة والمادة المظلمة التي تحكم الكون