تجربة CHIME تقيس الهيدروجين الكوني دون خرائط المجرات

نجح فريق دولي من العلماء في تحسين طريقة قياس انبعاث الهيدروجين المحايد القادم من الكون عبر تجربة CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment). ولم تعد الطريقة الجديدة بحاجة إلى مقارنة البيانات بخرائط المجرات، وهي خطوة كانت ضرورية ومكلفة للغاية.

أصل المشكلة

يتمدد الكون مثل بالون يُنفخ تدريجيًا: فالمجرات لا تتحرك عبر الفضاء، بل الفضاء نفسه هو الذي يتمدد. ومن المعروف أن هذا التمدد يتسارع مع الزمن، ويُعتقد أن السبب هو الطاقة المظلمة. لكن لا أحد يعرف كيف ستتصرف هذه الطاقة مستقبلًا.

تقيس CHIME الهيدروجين المتراكم من مواقع ومسافات مختلفة. فالإشارة القوية تعني وجود مجرات كثيرة، والضعيفة تعني قلّتها. غير أن التجربة تلتقط أيضًا تداخلات أرضية وضجيجًا خلفيًا من مجرة درب التبانة. وللتأكد من أن الإشارة تعكس المجرات فعلًا، كان لا بد من مقارنتها بخرائط التقطتها تلسكوبات أخرى. وقد أجرى مؤلفو دراستين نُشرتا حديثًا تعديلات على البرمجيات تتيح قياس الهيدروجين مباشرة.

لماذا الهيدروجين

بعد نحو 380 ألف سنة من الانفجار العظيم، برد الغاز الأولي إلى درجة جعلت موجات الضغط فيه «تتجمد». وتركت بصمة بحجم 500 مليون سنة ضوئية، يزداد فيها احتمال وجود المادة المتجمعة. ويتغير حجم هذه البصمة الظاهري بتغير المسافة، ولذلك فإن تتبعها يكشف تاريخ التمدد. وبما أن هذه المادة غنية بالهيدروجين، فإن قياسه هو الوسيلة المثلى لتتبعها.

استخدم العلماء بيانات 94 ليلة رصد من عام 2019. وجاءت النتائج متسقة مع توقعات النموذج الكوني القياسي، ما يشير إلى أن الطريقة تعمل. لكن 94 ليلة لا تكفي لدراسة تطور الطاقة المظلمة.

الخطوة التالية

يخطط الفريق الآن لتحليل سبع سنوات من رصد CHIME. ويدرس العلماء ثلاثة سيناريوهات: تمدد أبدي، أو «التمزق الكبير» (big rip) حيث تزداد الطاقة المظلمة قوة فتمزق العناقيد المجرية ثم المجرات والنجوم والكواكب وصولًا إلى الذرات، أو «الانسحاق الكبير» (big crunch) حيث تضعف الطاقة المظلمة وينهار الكون. ولا يزال السيناريو الفعلي مجهولًا، لكن نجاح الطريقة الجديدة أصبح مؤكدًا.