قضى علماء الفلك عقودًا في البحث عن شيء يبدو أنه سيكون من الصعب تفويته، حوالي ثلث المسألة الطبيعية في الكون، ربما ساعدتهم نتائج جديدة من مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لناسا في تحديد موقع هذا الامتداد بعيد المنال للأشياء المفقودة.
من الملاحظات المستقلة والراسخة، قام العلماء بحساب كمية المادة الطبيعية -أي الهيدروجين والهيليوم والعناصر الأخرى- التي كانت موجودة بعد الانفجار العظيم مباشرة، في الفترة ما بين الدقائق القليلة الأولى والمليارات من السنين الأولى أو نحو ذلك، شق جزء كبير من المادة العادية طريقه نحو الغبار الكوني والغازات والأشياء مثل النجوم والكواكب التي يمكن أن تراها التلسكوبات في الكون الحالي. المشكلة هي أنه عندما يجمع علماء الفلك كتلة كل المادة الطبيعية في الكون الحالي، لا يمكن العثور على ثلثها. (هذه المسألة المفقودة تختلف عن المادة المظلمة التي لا تزال غامضة).
إحدى الأفكار هي أن الكتلة المفقودة تتجمع في خيوط أو خيوط عملاقة من درجة حرارة دافئة (أقل من 100000 كلفن) وساخنة (درجة حرارة أكبر من 100000 كلفن) في الفضاء بين المجرات، ويعرف علماء الفلك هذه الشعيرات باسم “الوسط المجري الدافيء الحار” أو “WHIM”، إنها غير مرئية لتلسكوبات الضوء الضوئية، ولكن تم اكتشاف بعض الغازات الدافئة في الشعيرات في ضوء الأشعة فوق البنفسجية.
باستخدام تقنية جديدة، وجد الباحثون دليلًا جديدًا وقويًا على المكون الساخن من “WHIM” استنادًا إلى بيانات من تشاندرا والتلسكوبات الأخرى.
وقالت أورسوليا كوفاكس “Orsolya Kovacs” من مركز الفيزياء الفلكية هارفارد (CfA) : “إذا وجدنا هذه الكتلة المفقودة، يمكننا حل أحد أكبر الألغاز في الفيزياء الفلكية التي تشكل أشياء مثل النجوم والكواكب وتشكلنا”.
استخدم علماء الفلك شاندرا “Chandra” للبحث عن خيوط الغاز الدافيء ودراستها على طول الطريق المؤدي إلى كوازار “quasar” وهو مصدر ساطع للأشعة السينية مدعومًا بثقب أسود فائق الكتلة سريع النمو، يقع هذا الكوازار على بعد حوالي 3.5 مليار سنة ضوئية من الأرض.
إذا كان مكون الغاز الساخن الخاص بـ “WHIM” مرتبطًا بهذه الخيوط، فسيتم امتصاص بعض الأشعة السينية من الكوازار بواسطة هذا الغاز الساخن لذلك بحثوا عن توقيع للغاز الساخن مطبوع في ضوء الأشعة السينية من أشعة الكوازار الذي اكتشفته شاندرا.
أحد التحديات التي تواجه هذه الطريقة هو أن إشارة الامتصاص من قبل “WHIM” ضعيفة مقارنة بالكمية الإجمالية للأشعة السينية القادمة من الكوازار، عند البحث في طيف كامل من الأشعة السينية بأطوال موجية مختلفة، يصعب التمييز بين إشارات الامتصاص الضعيفة هذه -الإشارات الفعلية لمقدار النزوح- عن التقلبات العشوائية. تغلبت “كوفاكس” وفريقها على هذه المشكلة من خلال تركيز بحثهم فقط على أجزاء معينة من طيف ضوء الأشعة السينية، مما يقلل من احتمالات الإيجابيات الخاطئة.
لقد فعلوا ذلك عن طريق تحديد المجرات أولًا بالقرب من خط البصر إلى الكوازار الموجود على نفس المسافة من الأرض مثل مناطق الغاز الدافيء المكتشفة من بيانات الأشعة فوق البنفسجية بهذه التقنية، حددوا 17 خيطًا محتملة بين الكوازار وبيننا، وحصلوا على مسافاتهم.
بسبب تمدد الكون، الذي يمتد الضوء أثناء انتقاله، فإن أي امتصاص للأشعة السينية في المادة في هذه الشعيرات سوف يتحول إلى أطوال موجية أكثر احمرارًا، تعتمد كميات التحولات على المسافات المعروفة إلى الشعيرة، لذلك عرف الفريق مكان البحث في الطيف للاستيعاب من نزوة الدم. وقال أكوس بوجدان (Akus Bogdan) وهو مؤلف مشارك من CfA: “أسلوبنا مماثل من حيث المبدأ لكيفية إجراء بحث فعال عن الحيوانات في السهول الشاسعة في إفريقيا”، نحن نعلم أن الحيوانات تحتاج للشرب، لذلك من المنطقي البحث حول ثقوب الري أولًا.
أثناء تضييق نطاق البحث، اضطر الباحثون أيضًا إلى التغلب على مشكلة ضعف امتصاص الأشعة السينية. لذا، فقد عززوا الإشارة عن طريق إضافة أطياف معًا من 17 خيطًا، مما حوّل ملاحظة طولها 5.5 يومًا إلى ما يعادل ما يقرب من 100 يوم من البيانات. باستخدام هذه التقنية اكتشفوا الأكسجين بخصائص تشير إلى أنه كان في غاز درجة حرارة حوالي مليون درجة كلفن.
من خلال هذه الملاحظات من الأكسجين إلى مجموعة كاملة من العناصر، ومن المنطقة المرصودة إلى الكون المحلي، أبلغ الباحثون أنهم يستطيعون حساب الكمية الكاملة من المواد المفقودة، على الأقل في هذه الحالة بالذات، كانت المسألة المفقودة مختبئة على أي حال.
وقال راندال سميث مؤلف مشارك في CfA: “لقد سُررنا لأننا تمكنا من تعقب بعض هذه المسألة المفقودة”. “في المستقبل، يمكننا تطبيق هذه الطريقة نفسها على بيانات كوازار أخرى للتأكيد على أن هذا اللغز القديم قد تم تصدعه أخيرًا”.
كتابة: ملاك فريد
مراجعة: هدير احمد
تصميم: امنية عبدالفتاح
تحرير: اسراء وصفي
