مليار جرم في مرمى إقليدس: تلسكوب يرسم خريطة جديدة للكون

ببساطة

جمع تلسكوب إقليدس صوراً وبيانات عن مئات الملايين من المجرات، وقد يساعد العلماء على بناء خريطة ثلاثية الأبعاد للكون وفهم المادة المظلمة. كما رصد آلاف الأجرام التي يبدو أن جاذبيتها تثني ضوء مجرات أبعد، فيكشف ذلك معلومات يصعب الوصول إليها بوسائل أخرى. والنتيجة ليست خريطة مكتملة بعد، بل قاعدة واسعة لأسئلة واكتشافات مقبلة.

أطلق التلسكوب الفضائي الأوروبي إقليدس دفعة واسعة من بياناته، في خطوة تنقل مهمته من التقاط صور لرقع محدودة من السماء إلى مسح كوني أرحب. أهمية هذه البيانات لا تكمن في عدد الصور وحده؛ فهي تتيح للباحثين مقارنة أعداد كبيرة من المجرات، ورصد تجمعاتها، والبحث عن آثار الجاذبية التي تشوه ضوء الأجرام البعيدة. ومن هذه المقارنات قد تنشأ صورة أكثر تفصيلاً عن توزيع المادة في الكون وتاريخه.

مسح واسع يتجاوز الصور الجميلة

بدأت رحلة إقليدس في يوليو 2023، ويحمل التلسكوب كاميرا للضوء المرئي تبلغ دقتها نحو 600 ميغابكسل. وقد مكّنته هذه الأداة من تسجيل ما يقارب مليار جرم سماوي، بينها أكثر من 900 مليون مجرة ونحو 60 مليون جرم مرشح لأن يكون كويزاراً. والكويزارات نوى مجرية شديدة السطوع، يرتبط ضوؤها بغاز بالغ السخونة يندفع نحو ثقب أسود فائق الكتلة في مركز المجرة.

هذه الأرقام تصف حصيلة رصد كبيرة، لكنها لا تعني أن كل جرم قد فُهم بالتفصيل أو أن طبيعته حُسمت. فالأجرام التي وُصفت بأنها كويزارات محتملة تظل بحاجة إلى دراسة وتحقق، كما أن العثور على مجرة في صورة لا يكشف وحده تاريخها أو موقعها الدقيق ضمن البنية الكونية. القيمة العلمية للمسح تظهر حين تُفحص القياسات معاً، وتُقارن أشكال المجرات وسطوعها وتوزعها على مساحات شاسعة.

بلغ حجم البيانات التي جُمعت أكثر من 1.7 مليون غيغابايت. ووصفَت كارول مونديل، المديرة العلمية في وكالة الفضاء الأوروبية، الإصدار بأنه مسح فضائي واسع من نوعه، يهيئ مجالاً جديداً للاستكشاف الفلكي. والمعنى العملي لهذا الحجم أن أمام العلماء مادة غنية لتحليلها، لا مجرد مجموعة منتقاة من الصور اللافتة. فكلما اتسع المسح، أمكن فحص عينات أكبر من الأجرام ومقارنة مناطق مختلفة من السماء ضمن إطار واحد.

حين تعمل الجاذبية كعدسة كونية

من الظواهر التي تجعل بيانات إقليدس نافعة على نحو خاص ما يُعرف بالعدسة الجاذبية. فعندما يمر ضوء مجرة بعيدة قرب جسم ضخم في طريقه إلينا، تؤثر جاذبية ذلك الجسم في مسار الضوء، فتجعله ينحني. وإذا اصطف الجسم القريب والمجرة الخلفية والمراقب على نحو ملائم، قد يبدو الضوء أكثر سطوعاً أو تظهر صورة المجرة مشوهة أو ممتدة. وبهذا يمكن للعدسة الطبيعية أن تكشف جرماً كان سيكون أضعف أو أصعب رصداً.

لا يحدث الاصطفاف المناسب في كل مكان؛ لذلك تظل العدسات الجاذبية القوية ظواهر نادرة، حتى ضمن مسح واسع. ومع ذلك، رصد إقليدس نحو 15 ألف حالة مرشحة لعدسات قوية. كلمة مرشحة مهمة هنا: فالعدد يمثل حالات تستحق الفحص، لا إعلاناً بأن كل حالة تأكدت نهائياً. ويمنح هذا المخزون الواسع الفلكيين نقطة انطلاق لانتقاء أمثلة واعدة ودراسة تفاصيلها الدقيقة.

تتجاوز فائدة العدسة تحسين رؤية الأجرام البعيدة. فالتشوه الذي يطرأ على ضوء مجرة خلفية يحمل معلومات عن الجاذبية التي مر الضوء عبرها، وبالتالي عن توزيع الكتلة في البنية الواقعة بيننا وبين تلك المجرة. ويمكن استخدام هذه الآثار لدراسة المادة المظلمة، وهي مادة لا تُرى مباشرة بالطريقة المعتادة، لكن وجودها يُستدل عليه من تأثيرها الثقالي. ولهذا تشكل صور العدسات أداة لقراءة ما لا يظهر في الضوء نفسه.

يصف سكوت غاودي، عالم الفلك في جامعة ولاية أوهايو، وفرة المرشحين التي أتاحها إقليدس بأنها لافتة إلى حد الدهشة. وهو لا يشارك في برنامج التلسكوب، لكنه يوضح أن دراسة التشوهات الناتجة من العدسات تتيح تقدير الكتلة المرتبطة بالبنى الأمامية، بما فيها المادة المظلمة. كما أن الرصد عالي الدقة ضروري لرؤية هذه التغيرات بوضوح؛ فالتفاصيل الدقيقة في صورة المجرة الخلفية هي ما يساعد على تمييز أثر الجاذبية من شكلها الأصلي.

إقليدس ورومان: طريقتان تكمل إحداهما الأخرى

لن يكون إقليدس التلسكوب الوحيد الذي يستفيد من العدسات الجاذبية. فتلسكوب نانسي غريس رومان الفضائي، الذي يعتمد على أدوات ترصد الأشعة تحت الحمراء، سيبحث بدوره عن أجرام كونية بعيدة مستخدماً هذه الظاهرة. أما إقليدس فيركز على رصد الضوء المرئي، ويعمل على تغطية مساحة واسعة من السماء. اختلاف الطيف المرصود وطريقة المسح يجعل المهمتين متكاملتين، بدلاً من أن تكون إحداهما تكراراً بسيطاً للأخرى.

وفقاً لغاودي، يوجه إقليدس جهده إلى توسيع مساحة الرصد، في حين يكرر رومان تصوير المنطقة نفسها بزوايا دوران مختلفة وباستخدام مرشحات متعددة. وهذا التباين يتيح الجمع بين اتساع العينة التي يوفرها إقليدس ودراسة أكثر ضبطاً لمناطق محددة بواسطة رومان. وعندما يختبر الفلكيون نتائج واسعة النطاق ببيانات تفصيلية من مهمة أخرى، يصبح في وسعهم تقييم مدى ثبات الاستنتاجات، بدلاً من الاعتماد على نوع واحد من الرصد.

تكتسب هذه المقارنة أهمية عند البحث في أسئلة المادة المظلمة والطاقة المظلمة، وهما موضوعان أساسيان في فهم الكون. لكن البيانات المذكورة لا تقدم جواباً نهائياً عنهما؛ إنها تتيح أدوات وعينات يمكن أن تساعد على اختبار الأفكار المتعلقة بهما. فدراسة الضوء المنحني، وتوزيع المجرات، واختلاف ما يظهر في الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء، قد تضيف قيوداً وقرائن جديدة إلى عمل الباحثين.

من عناقيد المجرات إلى خريطة ثلاثية الأبعاد

تتضمن الدفعة الجديدة أيضاً كمية كبيرة من المعلومات عن عناقيد المجرات، وهي تجمعات تضم مجرات متقاربة ضمن بنى كونية واسعة. ومقارنة مواقع هذه المجرات وطريقة تكتلها تساعد العلماء على تتبع كيفية انتظام المادة في الكون. ومن خلال دراسة العناقيد يمكن اختبار تصورات عن تشكل البنى الأولى ونموها بعد الانفجار العظيم، لا عبر النظر إلى مجرة منفردة فحسب، بل عبر رصد العلاقات بين أعداد كبيرة من المجرات.

يسعى إقليدس إلى مساعدة الفلكيين على تحديد مواقع المجرات بعضها بالنسبة إلى بعض. وإذا أُنجز هذا العمل على نطاق واسع، فسيكون بالإمكان بناء خريطة ثلاثية الأبعاد شديدة الشمول للكون. والخريطة المقصودة ليست رسماً مسطحاً للسماء؛ إذ إن إدراج المسافات والعلاقات المكانية يتيح تصور توزع المجرات في العمق أيضاً. لذلك يمكن للبيانات أن تربط بين منظر السماء كما نراه وبين البنية التي تنتظم فيها الأجرام عبر الفضاء.

وتنبع أهمية اتساع المسح من أن العناقيد القديمة والنادرة لا تظهر بالضرورة في رقعة صغيرة من السماء. وتشير باربرا سارتوريس، عالمة الفيزياء الفلكية في مختبر جوزيف-لوي لاغرانج في فرنسا، إلى أن الجمع بين النظر بعيداً في الزمن وتغطية مساحات كبيرة يوفر عينات من عناقيد مجرية قديمة لم تكن متاحة من قبل بهذا النطاق. وسيتيح فحصها في الأشهر المقبلة بحث الطريقة التي نمت بها هذه التجمعات، وما يمكن أن تكشفه عن المكونات غير المرئية للكون.

ولا يعني وصف العناقيد بأنها قديمة أن التلسكوب يرى الماضي على نحو مجازي فقط. فالضوء يحتاج زمناً كي يقطع المسافات الكونية، ولذلك تصل إلينا صور الأجرام البعيدة حاملةً مشهداً من مرحلة سابقة من تاريخها. وعندما يرصد إقليدس مساحات واسعة إلى جانب الأجرام البعيدة، يستطيع الباحثون جمع عينات كبيرة من تلك المشاهد ومقارنتها. وهكذا يجتمع في المهمة بُعدان مهمان: النظر إلى أزمنة كونية سابقة، وفحص مناطق واسعة بدلاً من الاقتصار على أهداف قليلة.

ما الذي يجعل هذه الدفعة نقطة تحول؟

الخطوة المهمة ليست أن إقليدس اكتشف وحده جميع أسرار الكون، بل أنه وفر قاعدة رصدية كبيرة يمكن أن تُبنى عليها أعمال متعددة. فمن مجرات كثيرة يمكن دراسة أشكالها وتجمعاتها؛ ومن المرشحين للعدسات يمكن انتقاء حالات قوية للتحليل؛ ومن العناقيد يمكن تتبع نمو البنى. وكل مسار من هذه المسارات يتطلب فحصاً مستقلاً، لكن اجتماعها في مسح واحد يساعد على وضع الظواهر المختلفة ضمن صورة أوسع.

كما أن وفرة القياسات تفرض تحدياً منهجياً: لا بد من فرز الحالات المرشحة، وتقييم جودة الصور، والتحقق من التفسيرات قبل اعتبارها نتائج راسخة. ويظهر ذلك بوضوح في رقم العدسات، الذي يضم نحو 15 ألف مرشح، وفي عدد الكويزارات المحتملة، البالغ قرابة 60 مليوناً. هذه أعداد ضخمة تفتح فرصاً للبحث، لكنها لا تختصر العمل العلمي؛ فالتصنيف والتحليل والمقارنة خطوات ضرورية لتحويل الرصد إلى معرفة.

لهذا يمكن النظر إلى إصدار البيانات باعتباره بداية مرحلة من الأسئلة، لا خاتمة قصة اكتشاف مكتمل. فالمعلومات عن المجرات والعناقيد والعدسات الجاذبية ستخضع للدراسة في الأشهر والسنوات المقبلة، وقد تساعد في تحسين فهم العلماء لتوزع المادة وتطور التجمعات الكونية. أما تعاون إقليدس ورومان فيمنح الباحثين وسيلتين مختلفتين لمقاربة موضوعات متشابكة، من دون أن يلغي اختلاف أهداف كل مهمة وأسلوبها.

الخاتمة

قدّم إقليدس، منذ إطلاقه في يوليو 2023، دفعة رصدية هائلة التقطتها كاميرا للضوء المرئي بدقة تقارب 600 ميغابكسل. وتشمل حصيلته ما يقارب مليار جرم، بينها أكثر من 900 مليون مجرة ونحو 60 مليون كويزار محتمل، ضمن بيانات يتجاوز حجمها 1.7 مليون غيغابايت. ومن بين أبرز ما أتاحه العثور على نحو 15 ألف مرشح لعدسات جاذبية قوية، إلى جانب مادة واسعة لدراسة عناقيد المجرات.

تكمن قيمة هذه الحصيلة في ما يمكن أن تكشفه لاحقاً: كيف تتجمع المجرات، وكيف تنمو العناقيد، وما الذي تخبرنا به انحناءات الضوء عن الكتلة غير المرئية. ومع اختلاف رصد إقليدس للضوء المرئي عن تركيز رومان على الأشعة تحت الحمراء وإعادة تصوير مناطق بعينها، تتسع أدوات الفلكيين لفحص الأسئلة نفسها من زوايا متكاملة. إنها خطوة كبيرة نحو خريطة ثلاثية الأبعاد للكون، لكنها أيضاً بداية عمل طويل لتحويل الكم الهائل من الرصد إلى فهم أدق.