ربنا يحميك ويحقق أمنيتك اللي بتعملها لآخر ومن أجلك إنك تلمس كل نجم وتصعد كل خطوة تبقى شاب للأبد "ليك تبقى شاب للأبد" كلمات وموسيقى: بوب ديلان ترجمة: يائير لابيد أداء النسخة العبرية: رامي كلاينشتاين
المعهد
رسم خريطة للإشعاع الكوني في الكون كما أجراها القمر الصناعي البحثي WAMP في عام 2003. وأكدت هذه التجربة البيانات التي تم الحصول عليها في تجربتين سابقتين شارك فيهما البروفيسور حناني: Archeops التي تم وصف بياناتها (المنشورة في عام 2002) في المجال المحدد العلوي ; وMAXIMA، الذي تم إجراؤه بدقة وحساسية متزايدتين، وتظهر بياناته (المنشورة عام 2002) في المربع المحدد في المركز
فإذا كان الكون الذي بدأ قبل نحو 15 مليار سنة بانفجار عظيم، سينتهي بأنين رقيق كما تقول قصيدة روبرت فروست الشهيرة؟ الجواب على هذا السؤال يعتمد إلى حد كبير على طبيعة المادة وكميتها في الكون. ويركز البروفيسور شاؤول حناني، من جامعة مينيسوتا في الولايات المتحدة الأمريكية، والذي عمل مؤخراً أستاذاً زائراً في المعهد، على دراسات تهدف إلى تسليط الضوء على هذا اللغز من خلال عمليات رصد وقياسات وتحليلات لإشعاع الخلفية الكونية، وهو الإشعاع المتبقي من اللحظات الأولى للانفجار الكبير.
وكما نعلم، فإن وجهة النظر السائدة لدى علماء الكونيات تقول إنه منذ حوالي 15 مليار سنة، كان الكون بأكمله بمادته وطاقته محصوراً في منطقة صغيرة جداً، ساخنة ومضغوطة بشكل لا يمكن قياسه. ثم، في مرحلة ما، ولسبب غير معروف (ربما كنتيجة لقول شخص ما، أو شيء ما، "ليكن نور")، بدأ الكون في التوسع بسرعة. هذا هو "الانفجار الكبير". في عملية توسع الكون الشاب، انتشرت المادة في كل مكان، مما أدى إلى خلق نوع من الحساء البدائي الساخن والكثيف.
أحد الأسئلة التي شغلت علماء الكونيات لفترة طويلة كانت مسألة تنظيم كتل منفصلة من المادة. إذا كان "الحساء" متجانسًا تمامًا بالفعل، فلن يكون هناك سبب للتنظيم التلقائي لكتل المادة داخله. بمعنى آخر، إذا كان "الحساء" متجانسًا بالفعل، فسيظل الكون اليوم يبدو وكأنه نوع من "الحساء" الموحد الذي لا يحتوي على مجرات، ولا نجوم، ولا كواكب، ولا كائنات يمكنها طرح أي أسئلة حول طبيعة الكون. الحساء".
البروفيسور شاؤول حناني. النظر إلى الخلف
إن حقيقة أن الكون المعروف لنا منظم كما هو منظم، أدت إلى إثارة فرضية مفادها أن "حساء التكوين" لم يكن متجانسًا إلى هذا الحد، وأن مناطقه المختلفة، في الواقع، تختلف عن بعضها البعض اختلافات صغيرة، نوع من "التموجات" أو "التجاعيد"، في كثافة المادة. وبمرور الوقت وتحت تأثير الجاذبية، أصبحت الاختلافات بين المناطق المختلفة أقوى، وتسببت في انفصال كتل المادة عن "الحساء البدائي". وفي المناطق التي كانت أكثر كثافة قليلا، تشكلت المجرات وعناقيد المجرات التي نراها اليوم، وأصبحت المناطق الأقل كثافة فراغات واسعة. إن عملية التبلور التي تكونت فيها المجرات، والتي تشكلت فيها النجوم، والتي تشكلت حولها الكواكب، وعلى إحداها (على الأقل) تشكلت الحياة، تمكن - من بين أمور أخرى - من شغل مسألة خلق الكون. الكون استغرق حوالي 15 مليار سنة.
وفي أبريل 1992، تم تأكيد هذه الفرضية، عندما تمكن القمر الصناعي البحثي COBE من النظر إلى الوراء في الزمن والتقاط إشعاع الخلفية للكون كما كان بعد حوالي 30,000 ألف سنة فقط من الانفجار الكبير. أرنو بانزياس وروبرت ويلسون عام 1965 (الذي فاز بجائزة نوبل للفيزياء عام 1978)، هو الإشعاع المتبقي من الانفجار الكبير.
أظهرت قياسات COBE أن طيف إشعاع الخلفية يتوافق مع إشعاع الجسم الأسود؛ وهذا هو، شدة الإشعاع
في مرحلة ما يتوافق بنسبة معينة مع كثافات المادة والطاقة التي كانت موجودة في تلك المرحلة في الكون الشاب. وكان هذا دليلا مهما على صحة نموذج "الانفجار الكبير"، حيث تنبأ هذا النموذج بأن إشعاع الخلفية سيتميز بخصائص إشعاع الجسم الأسود. كما وجد القمر الصناعي COBE اختلافات طفيفة في إشعاع الخلفية القادم من نقاط مختلفة في الكون. كانت هذه الاختلافات هي البراعم التي نمت وتطورت منها الهياكل التي تشكل الكون كما نعرفه اليوم: مجموعات المجرات، والمجرات، وأكثر من ذلك.
في ذروة شدته، يصل إشعاع الخلفية الكونية إلى طول موجي قدره ملليمتر واحد. ولسوء الحظ فإن الغلاف الجوي يمتص الإشعاع عند هذا الطول الموجي ويمنعه من الوصول إلى سطح الأرض، وبالتالي فإن أجهزة القياس الموجودة على الأرض لا تستطيع التقاطه. ولذلك يضطر العلماء الذين يريدون قياس هذا الإشعاع إلى استخدام الأقمار الصناعية، أو بالونات الأبحاث الخاصة.
تركز أبحاث البروفيسور حناني على الجهود المبذولة لفهم طبيعة اختلافات شدة إشعاع الخلفية القادم من أماكن مختلفة في السماء. وبهذه الطريقة، يهدف العلماء إلى الكشف عن خصائص الكون القديم، وهو ما قد يعلمنا، من بين أمور أخرى، عن مستقبله، وحتى عن طبيعة نهاية الكون. البروفيسور حناني: "في الكون الصغير جدًا، كان الإشعاع مجاورًا للمادة الموجودة في الكون، ولم ينفصل الإشعاع عن المادة إلا في عملية التمدد والتبريد. لكن ماضيهم المشترك يعني أن اختلافات الإشعاع التي نقيسها اليوم تصف بدقة الاختلافات في المادة وكثافة الطاقة التي كانت موجودة في تلك الأماكن في الكون المبكر. وبهذا المعنى، فإن قياس إشعاع الخلفية الكونية هو الأداة الوحيدة التي تسمح لنا بمراقبة الكون المبكر.
وبهذا المعنى، يبدو أن إشعاع الخلفية الكونية هو موسيقى الكون الشاب إلى الأبد. البروفيسور حناني: "هذا هو أقرب قياس مباشر لتكوين الكون يمكننا إجراؤه. وبعيدًا عن حدود هذا القياس (بعد 300,000 ألف سنة من الانفجار الكبير)، يمكننا فقط استنتاج وبناء نماذج مختلفة، ولكن لا يمكننا الحصول على أدلة مباشرة. منذ القياس الأول للقمر البحثي COBE، تم إجراء قياسات وتجارب إضافية، مما أدى إلى تحسينات في مستوى دقة القياس.
تم تحقيق أحد أدق الخرائط لإشعاع الخلفية الكونية في تجربتين شارك فيهما البروفيسور حناني. تم إجراء كلتا التجربتين باستخدام بالونات الأبحاث، حيث تم إرسال إحداهما وهبطت في الولايات المتحدة الأمريكية، والأخرى في شمال أوروبا. وسمحت نتائج التجارب لحناني وشركائه باستنتاج كثافة المادة في الكون. وباستخدام هذه النتائج والقياسات الفيزيائية الفلكية الأخرى، قام حناني وزملاؤه أيضًا بحساب كثافات الأنواع المختلفة من المادة. وكشفت التجربة أن الكون يتميز ببنية مسطحة، وأن المادة العادية التي نعرفها جميعا، تلك المكونة على سبيل المثال من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، لا تشكل سوى خمسة في المئة من مجموع المادة في الكون. أما الـ 95% الأخرى من المادة فهي تتكون من نوعين من المادة لا نفهم خصائصهما وطبيعتهما بشكل صحيح. وأدرجت النتائج في قائمة أهم عشرة اكتشافات علمية لعام 2000، كما اختارها محررو مجلة "العلم" العلمية.
النوع الأول من المادة المجهولة، والتي تشكل حوالي 30% من المادة في الكون، هي "المادة المظلمة" التي لا نستطيع رؤيتها بأي وسيلة رصد كهرومغناطيسية (بما في ذلك الضوء المرئي)، ولكن يمكننا استشعار وقياس تأثير جاذبيتها. أما النوع الثاني من المادة المجهولة، والتي تشكل حوالي 65% من المادة الموجودة في الكون، فهي مظلمة أيضًا ولا يمكننا ملاحظتها بأي شكل من الأشكال، لكن تأثير جاذبيتها مختلف أيضًا. جميع أنواع المادة "العادية" تمارس قوة الجاذبية، أي أنها تجذب مجموعات المادة الأخرى إليها، مما يؤدي إلى إبطاء توسع الكون. لكن هذه المادة المجهولة وغير المفهومة، والتي كما ذكرنا تشكل معظم المادة في الكون، تتسبب في تسارع توسع الكون. وبمعنى ما، يبدو أن هذه المادة المجهولة تنشط "الجاذبية السلبية" من العدم والتي تعمل (بنجاح كبير) ضد الجاذبية الطبيعية.
وإذا تم استعادة هذه الظاهرة فمن المتوقع أن يتسارع معدل تمدد الكون بشكل مستمر، وسيؤدي ذلك إلى أن المسافات التي تفصل بين المجرات في الكون تتوسع وتتناقص. وهكذا، في غضون بضع عشرات من مليارات السنين، سيتم العثور على الأرض ومجرتنا، "درب التبانة"، في حالة من الوحدة غير الساحرة، وحيدة في مساحات الكون، عندما ستبتعد جميع المجرات الأخرى بعيدًا. منا إلى مسافات شاسعة وتختفي عن الأنظار. ويقوم البروفيسور حناني وشركاؤه البحثيون حاليا بتتبع خصائص استقطاب إشعاع الخلفية الكونية، مما قد يسمح لهم بالحصول على معلومات حول الكون المبكر حيث أنه كان بعد جزء صغير من الثانية من "الانفجار الكبير". البروفيسور حناني: "ستكون تجربة نادرة التعرف على حالة الكون حيث كان موجودًا بالقرب من لحظة ولادته في الانفجار الكبير".
متذوق الفيزياء الفلكية - الكون
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~432997095~~~60&SiteName=hayadan
