تعد دراسة الفجر الكوني واحدة من أكثر المجالات المثيرة في علم الفلك الحديث، حيث يسعى العلماء لفهم كيف انبثقت أولى النجوم وأضاءت الكون بعد فترة طويلة من الظلام. تعتمد هذه الدراسة على إشارات راديو محددة تُعرف بالإشارة 21 سنتيمتر التي يمكن استخدامها لفهم كيفية تفاعل ضوء النجوم الأولى مع السحب الكونية الكثيفة التي كانت تتكون بشكل أساسي من الهيدروجين.
الإشارة 21 سنتيمتر: مفتاح فهم الفجر الكوني
تعتبر الإشارة 21 سنتيمتر أداة أساسية في دراسة الفجر الكوني، حيث تمثل هذه الإشارة الراديوية نتاج تفاعل الهيدروجين خلال الفترة التي تلت الانفجار الكبير بحوالي 100 مليون سنة. يمتلك العلماء الآن فرصة فريدة لاستخدام هذه الإشارة لتحديد كيفية تفاعل ضوء النجوم الأولى مع الضباب الكوني الذي منع انتقال الضوء في تلك الفترة.
تمثل هذه الإشارة فرصة فريدة لدراسة كيفية انبعاث الضوء الأول من الظلام، حيث يعمل فريق دولي من علماء الفلك على استخدام هذه الإشارة لفهم كيفية رفع الضباب الكوني الذي كان يغطي الكون في تلك الفترة.
مشروع REACH واستكشاف النجوم الأولى
يقود مشروع REACH (تجربة الراديو لتحليل الهيدروجين الكوني) الجهود لفهم الفجر الكوني من خلال دراسة الإشارة 21 سنتيمتر. يعمل المشروع على تحليل التوهج الضعيف لهذه الإشارة للكشف عن أسرار النجوم الأولى المعروفة باسم النجوم من النوع الثالث (Pop III).
يجري حالياً معايرة هذا المشروع، ومن المتوقع أن ينضم إليه صفيف التلسكوبات الضخم SKA قيد الإنشاء في أستراليا وجنوب إفريقيا، حيث سيتعاونان لدراسة الكتل واللمعان وتوزيع النجوم الأولى في الكون.
نموذج متقدم لفهم الإشارة 21 سنتيمتر
في إطار الاستعداد لهذه الدراسة، طور الفريق نموذجًا متقدمًا للتنبؤ بما ستبدو عليه ملاحظات الإشارة 21 سنتيمتر في كلا المشروعين REACH وSKA. وقد كشف هذا النموذج عن أن هذه الإشارة تتأثر بكتل النجوم الأولى.
كان الفريق أول من نمذج بشكل متسق اعتماد الإشارة 21 سنتيمتر على كتل النجوم الأولى، بما في ذلك تأثير ضوء النجوم فوق البنفسجي وانبعاثات الأشعة السينية من الأنظمة الثنائية للأشعة السينية التي تتكون عندما تموت هذه النجوم.
تحديات وتوقعات مستقبلية
أظهرت الدراسات السابقة أن العلاقة بين الإشارة 21 سنتيمتر والنجوم الأولى قد تم تقديرها بأقل من قيمتها، حيث فشلت في أخذ الأنظمة الثنائية للأشعة السينية بعين الاعتبار. هذه الأنظمة تتكون من نجم ميت كثيف ونجم عادي، وهي شائعة بين النجوم من النوع الثالث.
تظهر التوقعات التي يقدمها الفريق أهمية كبيرة لفهم طبيعة النجوم الأولى في الكون، حيث تشير الأدلة إلى أن التلسكوبات الراديوية يمكن أن تخبرنا بالتفاصيل حول كتلة هذه النجوم وكيف كانت هذه الأضواء المبكرة مختلفة كثيرًا عن النجوم الحالية.
الخاتمة
من خلال مشروع REACH وتلسكوب SKA، يمكن للعلماء الآن استخدام الإشارة 21 سنتيمتر لفهم الفجر الكوني بشكل غير مسبوق. قد لا يتمكنون من رؤية النجوم الأولى كما يفعل تلسكوب جيمس ويب الفضائي، لكن التحليل الإحصائي للبيانات المقدمة يمكن أن يوفر معلومات غنية حول مجموعات النجوم الأولى وأنظمة الأشعة السينية الثنائية والمجرات. تكمن أهمية هذه الدراسة في قدرتها على إلقاء الضوء على فترة هامة في تاريخ الكون، مما يفتح أبوابًا جديدة لفهم نشأة وتطور الكون كما نعرفه اليوم.
