لقد عرفنا أخيرًا مصدر الضوء الذي أنار الفراغ المظلم عديم الشكل للكون المبكر.
وفقًا للبيانات الصادرة عن تلسكوبي هابل وجيمس ويب، فإن مصدر الفوتونات -جسيمات الضوء- الحرة السابحة في الفجر الكوني المبكر كان مجرات قزمة صغيرة، ما أدى إلى تبديد ضباب الهيدروجين الغامض الذي ملأ الفضاء بين المجرات وحال دون انتشار الضوء.
تقول عالمة الفيزياء الفلكية إيرينا تشيميرينسكا من معهد الفيزياء الفلكية في باريس: «يُظهر هذا الاكتشاف الدور الحاسم للمجرات الخافتة للغاية في تطور الكون المبكر، إذ ساهمت في تحويل الهيدروجين المحايد إلى بلازما مؤينة، بإصدار فوتونات مؤينة خلال مرحلة إعادة التأين الكوني، ويبرز هذا الاكتشاف أهمية فهم دور المجرات منخفضة الكتلة في تطور الكون».
بعد الانفجار الكبير، امتلأ الفضاء بضباب حار وكثيف من البلازما المتأينة، لم يستطع الضوء القليل وقتها اختراق هذا الضباب، بسبب تشتت الفوتونات بفعل الإلكترونات الحرة، لذا كان الكون بالفعل مظلمًا.
بعد 300 ألف سنة، مع انخفاض درجة حرارة الكون، بدأت البروتونات والإلكترونات تتجمع معًا لتشكل غاز الهيدروجين المحايد، والقليل من الهيليوم. يمكن لمعظم الأطوال الموجية للضوء أن تخترق هذا الوسط المحايد، لكن كان هناك عدد قليل جدًا من المصادر التي تستطيع إنتاج الضوء. ووُلدت النجوم الأولى من الهيدروجين والهيليوم.
أصدرت تلك النجوم الأولى إشعاعًا قويًا بما يكفي لإبعاد الإلكترونات عن نواتها وإعادة تأيين الغازات، ومع ذلك، عند هذه النقطة، كان الكون قد توسع كثيرًا لدرجة أن الغاز كان منتشرًا، ولم يتمكن من منع سطوع الضوء. بعد نحو مليار سنة من الانفجار الكبير، نهاية الفترة المعروفة باسم الفجر الكوني، أُعيد تأين الكون بالكامل. وها نحن ذا، لقد أُنيرَ الكون.
نظرًا إلى وجود الكثير من الظلام في الفجر الكوني، ولأنه خافت جدًا وبعيد عبر الزمان والمكان، فقد واجهتنا صعوبة في رؤية ما يوجد هناك. واعتقد العلماء أن المصادر المسؤولة عن معظم هذا الصفاء لا بد أن تكون قوية، مثل الثقوب السوداء الضخمة التي يؤدي اندماجها إلى إصدار ضوء متوهج، أو المجرات الضخمة في بداية تكوين نجومها، إذ تُصدر النجوم في بداية حياتها الكثير من الأشعة فوق البنفسجية.
صُمِمَ تلسكوب جيمس ويب الفضائي بغرض دراسة وملاحظة الفجر الكوني، ومحاولة رؤية ما يكمن فيه، ولقد كان ناجحًا جدًا في ذلك، إذ كشف عن مفاجآت من جميع الأنواع حول هذه الفترة الحاسمة في تكوين كوننا، ومن المثير للدهشة أن ملاحظات التلسكوب تشير الآن إلى أن المجرات القزمة هي اللاعب الرئيس في إعادة التأيُّن.
لجأ فريق دولي بقيادة عالم الفيزياء الفلكية حكيم عتيق من معهد الفيزياء الفلكية في باريس إلى بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي المتعلقة بمجموعة مجرات تسمى أبيل 2744، مدعومة ببيانات هابل. تُعد أبيل 2744 كثيفة لدرجة تجعل الزمكان يلتف حولها، ما يشكل عدسة كونية تكبّر ضوء الأجرام البعيدة التي تصل إلينا من خلالها. وقد سمح ذلك للباحثين برؤية المجرات القزمة الصغيرة قرب الفجر الكوني.
يقول أتيك: «تصدر هذه القوى الكونية مجتمعة كميةً كافية من الطاقة لإحداث تأثير. رغم حجمها الصغير، فإن هذه المجرات منخفضة الكتلة تنتج الكثير من الإشعاع عالي الطاقة، وبسبب عددها الكبير في هذه الفترة الكونية، فإن تأثيرها الجماعي قد يغير حالة الكون بأكمله».
يُعد هذا الدليل الأفضل على القوة الكامنة وراء إعادة التأين، ولكن هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به، نظر الباحثون إلى قطعة صغيرة من السماء. إنهم بحاجة للتحقق من أن عينتهم ليست مجرد مجموعة شاذة من المجرات القزمة، بل عينة تمثيلية يمكن تعميمها في الفجر الكوني.
يدرس الباحثون المزيد من مناطق العدسات الكونية في السماء للحصول على عينة أوسع من مجموعات المجرات المبكرة. وفي هذه العينة الأخيرة، كانت النتائج مذهلة. إذ بحث العلماء عن إجابات حول إعادة التأين طوال فترة علمنا بها، ونحن على أعتاب كشف الغموض أخيرًا.
تقول عالمة الفيزياء الفلكية تيميا ناناياكارا من جامعة سوينبيرن للتكنولوجيا في أستراليا: «لقد دخلنا الآن منطقة مجهولة مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي، يثير هذا العمل المزيد من الأسئلة المثيرة التي نحتاج إلى إجابة عنها، في سعينا لرسم التاريخ التطوري لبداية كوننا».
اقرأ أيضًا:
كيف سيكون شكل الكون إذا كان من الممكن تخطي سرعة الضوء؟
في تجربة مثيرة، علماء ينجحون بإبطاء الضوء 10000 مرة
ترجمة: يوسف الشيخ
تدقيق: زين حيدر
