تمكن الفلكيون من إعادة بناء مخطط لتطور الكون لما يقرب من 9 مليارات سنة، بتتبع وهج الأشعة السينية لتجمعات بعيدة من المجرات.
تدعم التحليلات النموذج القياسي للكون الذي يقول إن الجاذبية الناتجة عن المادة المظلمة -وهي مادة ما تزال غامضةً- هي العامل الرئيسي الذي يشكل هيكل الكون.
تقول إسراء بولبول عضوة في الفريق وعالمة الفلك في معهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية في غار تشينغ – ألمانيا: «لم نرَ أية تحولات عن النموذج القياسي للكون».
نُشرت النتائج في مسودة على الإنترنت في 14 فبراير.
رُصدت التجمعات المجرية في أدق صورة مُلتقطة على الإطلاق للسماء باستخدام الأشعة السينية، ونُشرت في وقت متأخر من الشهر الماضي. كشفت هذه الصورة حوالي 900 ألف مصدر للأشعة السينية، من الثقوب السوداء إلى آثار انفجارات النجوم العملاقة.
كانت الصورة هي نتاج الأشهر الستة الأولى من عملية eROSITA، بواسطة واحد من اثنين من تلسكوبات الأشعة السينية التي أُطلقت إلى الفضاء في يوليو عام 2019 على متن مركبة الفضاء الروسية SRG (طيف-رونتجن-جاما).
تمسح عملية eROSITA السماء في أثناء دوران المركبة الفضائية وجمع البيانات عن زوايا أوسع مما هو ممكن لمعظم مراصد الأشعة السينية الأخرى. هذا يتيح لها مسح السماء بشكل بطيء كل ستة أشهر.
بموجب ترتيب غير عادي، ينقسم فريق eROSITA إلى قسمين -مع مجموعتين مقر إحداها في ألمانيا والأخرى في روسيا- ولكل منها وصول حصري إلى بيانات eROSITA من نصف السماء فقط.
كان الغرض الأصلي من المهمة هو تغطية السماء ثماني مرات، لكن غزو روسيا الكامل لأوكرانيا عام 2022 أدى إلى تجميد تعاون ألمانيا.
في ذلك الوقت، أكمل التلسكوب أربع مسحاتٍ كاملةً للسماء. البيانات التي استخدمتها بولبول وشركاؤها حتى الآن كانت من نصف السماء الخاص بهم؛ التي جمعت خلال المسح الأول.
على الرغم من ذلك، فإن النتائج بالفعل من بين أدق القياسات الكونية التي أجريت على الإطلاق. ومن غير الواضح متى سينشر الفريق الواقع في روسيا بياناته وتحليله.
الكون المتطور:
بالنظر عبر مسافات شاسعة، تلسكوبات مثل eROSITA تنظر أيضًا إلى الوراء في الزمن، لرؤية المراحل المختلفة لتطور الكون. ومع توسّع الكون، تميل المسافات بين المجرات إلى التوسّع لكن في الوقت نفسه تجذب المجرات بعضها بعضًا بواسطة الجاذبية، بما في ذلك المادة المظلمة. نتيجةً لذلك، تتشكل الفراغات الكونية العملاقة وتتوسع، ثم تتجمع المادة وتتزايد في شبكة من تجمعات المجرات العملاقة.
عمل عالم الفلك فيتوريو جيرارديني في معهد ماكس بلانك على الفيزياء الفلكية مع بولبول وشركاء آخرين، على رسم تفاصيل السحب الغازية بين المجرات المحيطة بأكثر من 5 آلاف تجمع مجري في ثلاثة أبعاد باستخدام مزيج من بيانات eROSITA، وخريطة موجودة أعدها طاقم المسح المظلم (DES)، الذي يستخدم تلسكوبًا في تشيلي.
يقول جيرارديني: «نظرًا لأن الأشعة السينية قوية جدًا في اكتشاف الغيوم، يمكننا أن نكون على يقين من وجود هيكل ضخم جدًا هناك».
تتوسع الملاحظات على مساحة وفترة زمنية شاسعة، تقريبًا 9 مليارات سنة. وهذا ما سمح للباحثين بحساب بعض العوامل الأكثر أهميةً لتطور الكون، بما في ذلك الخشونة، أي مقدار تجمع إجمالي كتلة المادة في الشبكة الكونية في أي وقت.
في عام 2017، بدت الحسابات المشابهة استنادًا إلى بيانات DES وحدها تظهر أن الشبكة قد أصبحت خشنةً بوتيرة أبطأ بكثير مما يتوقعه النموذج القياسي، لكن في التحليل الأخير اختفت هذه الاختلافات. أظهرت النتائج التي نُشرت العام الماضي من تجربة كونية منفصلة أيضًا توافقًا مع النموذج القياسي.
الحدود النيوترينوية:
علاوةً على ذلك، سمحت بيانات تجمعات المجرات للفريق بتحديد دور النيوترينو في تشكيل الشبكة الكونية. إذ أُنتجت كميات وفيرة من هذه الجسيمات الأولية في الانفجار الكبير. إلا أن صغر كتلتها وعدم استعدادها للتفاعل مع الجسيمات الأخرى، يعني أنها تتصرف مثل المادة المظلمة وتشكل السحب حول المجرات.
استنادًا إلى هذه المعلومات، حسب الفيزيائيين الفلكيين أن للنيوترينو كتلة لا تتجاوز 0.22 إلكترون فولت. بالمقارنة الإلكترون له كتلة تقدر بحوالي 500 ألف إلكترون فولت.
تقول بولبول: «هذه هي أقوى قياسات لكتلة النيوترينو المتاحة»، حتى الآن، قامت القياسات المختبرية على الأرض بتحديد حد أعلى قدره 0.8 إلكترون فولت.
تقول بولبول: «حتى لو لم يُستأنف الرصد باستخدام eROSITA، فإن عمل الفريق لم ينتهِ بعد، ولدينا المزيد من البيانات التي نعمل عليها».
سيتمكن الفريق في نهاية المطاف من رسم سحب غازية أصغر أو أضعف أو أكثر بعدًا من تلك المدرجة في الفهرس الحالي، وسيتمكنون من زيادة دقة القياسات.
ينطبق الأمر نفسه على أنواع الأشعة السينية الأخرى التي رصدت بواسطة eROSITA، مثل الكوازارات والثقوب السوداء الضخمة شديدة السطوع في مراكز العديد من المجرات.
تقول المتحدثة باسم eROSITA مارا سالفاتو؛ عالمة الفلك في معهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية: «لقد بدأت الدراسات على هذا الكنز من المعلومات للتو. وبحلول نهاية المهمة، نتوقع تسجيل ثلاثة ملايين جرم».
اقرأ أيضًا:
الساعات الذرية قد تكشف أخيرًا عن المادة المظلمة وتراقبها
اكتشافات مذهلة قادمة لتلسكوب جيمس ويب حول المادة المظلمة والكواكب الخارجية
ترجمة: حمداش رانية
تدقيق: منال توفيق الضللي
