الكون ، كما يخبرنا معظم علماء الكون ، بدأ بانفجار. ما مقدار الضوء الذي أنتجه الكون منذ ولادته قبل 13.8 مليار سنة؟
تبدو إجابة صعبة للوهلة الأولى. في الفضاء ، ومع ذلك ، يمكننا تعقبهم. كل جزيء ضوئي يشع من قبل المجرات والنجوم لا يزال يسافر ، وهذا هو السبب في أننا يمكن أن ننظر إلى الماضي عبر التلسكوبات.
ورقة جديدة في مجلة الفيزياء الفلكية يستكشف طبيعة ضوء الخلفية خارج المجرة ، أو EBL. يقول الفريق أن قياس EBL "أمر أساسي لعلم الكونيات مثل قياس إشعاع الحرارة المتبقي من الانفجار الكبير (الخلفية الكونية الميكروية) عند أطوال موجات الراديو".
تبين أن العديد من المركبات الفضائية التابعة لناسا ساعدتنا على فهم الإجابة. لقد نظروا إلى الكون في كل طول موجي للضوء ، بدءًا من موجات الراديو الطويلة إلى أشعة غاما القصيرة المليئة بالطاقة. في حين أن عملهم لا يعود إلى أصل الكون ، إلا أنه يعطي قياسات جيدة لآخر خمسة مليارات سنة أو نحو ذلك. (عن عمر النظام الشمسي بالصدفة.)
قال الفلكيون إنه من الصعب رؤية ضوء الخلفية الخافت هذا ضد التوهج القوي للنجوم والمجرات اليوم ، بنفس صعوبة رؤية درب التبانة من وسط مدينة مانهاتن.
يتضمن الحل أشعة جاما و blazars ، وهي ثقوب سوداء ضخمة في قلب مجرة تنتج نفاثات من المواد التي تشير إلى الأرض. تماما مثل مصباح يدوي.
تبعث هذه الحارات أشعة جاما ، لكنها لا تصل جميعها إلى الأرض. قال بعض الفلكيين إن "إضرابًا لفوتون بائس على طول الطريق".
عندما يحدث ذلك ، ينطلق كل من أشعة غاما والفوتون وينتج إلكترونًا سالب الشحنة وبوزيترون موجب الشحنة.
والأكثر إثارة للاهتمام أن بليزارات تنتج أشعة جاما في طاقات مختلفة قليلاً ، والتي توقفها بدورها فوتونات EBL في طاقات مختلفة نفسها.
لذا ، من خلال معرفة عدد أشعة جاما ذات الطاقات المختلفة التي توقفها الفوتونات ، يمكننا أن نرى عدد فوتونات EBL بيننا وبين الشفرات البعيدة.
لقد أعلن العلماء للتو أنهم يمكنهم رؤية كيف تغيرت EBL بمرور الوقت. إن التحديق مرة أخرى في الكون ، كما قلنا سابقًا ، بمثابة نوع من آلة الزمن. لذا ، كلما رأينا أبعد من ذلك ، خرجت أشعة جاما ، كلما استطعنا تحديد تغييرات EBL في العصور السابقة بشكل أفضل.
للحصول على التقنية ، هذه هي الطريقة التي قام بها علماء الفلك:
- مقارنة نتائج أشعة غاما لتليسكوب الفضاء فيرمي بأشعة غاما بكثافة الأشعة السينية التي تم قياسها من قبل العديد من مراصد الأشعة السينية ، بما في ذلك مرصد تشاندرا للأشعة السينية ، و Swift Gamma-Ray Burst Mission ، وروسي X- راي توقيت المستكشف ، و XMM / نيوتن. سمح هذا لعلماء الفلك بمعرفة سطوع المصابيح في طاقات مختلفة.
- مقارنة تلك القياسات بالقياسات التي تم التقاطها بواسطة مناظير خاصة على الأرض والتي يمكن أن تنظر إلى "تدفق أشعة غاما" الفعلي الذي تتلقاه الأرض من تلك الكتل. (يتم إبادة أشعة جاما في غلافنا الجوي وتنتج دشًا من الجسيمات دون الذرية ، نوعًا ما مثل "طفرة صوتية" ، تسمى إشعاع Cherenkov.)
وأضاف علماء الفلك أن القياسات التي لدينا في هذه الورقة ترجع إلى ما يمكن أن نراه الآن.
قال ألبرتو دومينجيز ، المؤلف الرئيسي للصحيفة ، "قبل خمسة مليارات سنة هي أقصى مسافة يمكننا استكشافها باستخدام تقنيتنا الحالية".
"بالتأكيد ، هناك شفرات أبعد ، لكننا لسنا قادرين على اكتشافها لأن أشعة غاما عالية الطاقة التي تنبعث منها تضعفها EBL عند وصولها إلينا - تضعف جدًا بحيث لا تكون أدواتنا حساسة بما يكفي لاكتشافها . "
المصدر: مركز AstroComputing بجامعة كاليفورنيا عالي الأداء
