يشكك فريق دولي مشترك بقيادة باحثون من جامعة بون الألمانية في فهم العلماء لإشعاع الخلفية الكونية الميكروي، الذي ينظر إليه تقليديا على أنه أول إشعاع ضوئي انطلق في الكون بعد الانفجار العظيم.
وبحسب الدراسة، التي نشرت في دورية “نوكلير فيزيكس بي”، يقترح الباحثون أن المجرات المبكرة، وخاصة الإهليلجية منها، ربما ساهمت بشكل كبير في هذا الإشعاع.
وهج الانفجار العظيم
بعد الانفجار العظيم، تمدد الكون متوسعا بسرعة هائلة لجزء من الثانية، وكان يتألف من حساء بدائي شديد الحرارة (10 مليار درجة مئوية) من فوتونات الضوء والجسيمات الأولية دون الذرية الأخرى، كالبروتونات والنيوترونات والإلكترونات.
وفي الدقائق التالية، اصطدمت البروتونات والنيوترونات الأولى وأنتجت أنوية الذرات الأولى، ولكن في هذه المرحلة، كان الكون لا يزال ساخناً للغاية بحيث لم تتمكن النوى الذرية لهذه العناصر من التقاط الإلكترونات في مداراتها، وتكوين ذرات كاملة.
لذلك، ففي هذه المرحلة من تاريخه، كان الكون معتمًا لا يمرر أي ضوء، بسبب الكثافة الشديدة للإلكترونات السابحة التي لم ترتبط بعد بالأنوية لتكوين الذرات الأولى، مما منع الضوء من المرور.
تخيل مثلا مصباح يشع بالضوء الشديد، لكنه محاط من كل الجوانب بآلاف من قطع الزجاج والمعدن الصغيرة، من الخارج سترى هذا التركيب معتما، رغم أن هناك ضوءا في داخله.
وبعد مرور حوالي 380 ألف سنة من تاريخ الكون، ومع توسعه، بات باردا كفاية ليسمح لتلك الأنوية أن تمسك بتلك الإلكترونات، فتكونت أولى ذرات الهيدروجين والهيليوم الكاملة، هنا انطلقت فوتونات الضوء في سفر طويل لتملأ الكون كله.
ويتمكن العلماء الآن من رصد أثر هذه الفوتونات الضوئية في كل مكان، ويسمى اصطلاحا “إشعاع الخلفية الكونية الميكروي”، أو “وهج الانفجار العظيم”، وكان اكتشافه السبب في حصول عالمي الفلك أرنو بنزياس وروبرت ويلسون على جائزة نوبل للفيزياء عام 1978.
الجيل الأول من النجوم
غير أن الدراسة الجديدة تشير إلى أن الضوء الشديد المنبعث من الجيل الأول من النجوم التي نشأت في تلك الفترة داخل المجرات الإهليلجية ربما يكون قد أضيف إلى إشعاع الخلفية الكونية الميكروي.
وللتوصل إلى تلك النتائج، استخدم الباحثون محاكاة حاسوبية لتكوين المجرات الأولى، أدمجت فيها ملاحظات من تلسكوبات مختلفة حول العالم، وقامت بحساب كيفية انبعاث الضوء من النجوم بمرور الوقت.
وتبين للعلماء أن هذه المجرات تشكلت بسرعة وعنف، في غضون بضع مئات الملايين من السنين بعد الانفجار العظيم.
وخلال تلك الفترة، أطلقت النجوم العملاقة في تلك المجرات طاقة هائلة، ولاحظ الباحثون أن الطاقة الكلية لهذا الضوء ربما كانت قوية بما يكفي لتُضاف إلى إشعاع الخلفية الكونية.
وعلى مدى مليارات السنين، انزاح هذا الضوء (انزياحه نحو الأحمر) وامتزاج بالخلفية، ليبدو شبيهًا جدًا بإشعاع الخلفية الكونية الميكروي الذي نراه اليوم، ونعزوه فقط إلى آثار الانفجار العظيم.
تبعات كبيرة
لا تُنكر هذه الفكرة الجديدة أن إشعاع الخلفية الكونية الميكروي حقيقي أو أنه نشأ من الانفجار العظيم، لكنها تُشير إلى أنه قد يحتوي أيضا على “مزيج” من الضوء من مصادر أخرى، وخاصة المجرات الضخمة المبكرة التي كانت شديدة السطوع.
وإذا صح هذا التصور، فإن ذلك يعني إعادة تقييم أصول إشعاع الخلفية الكونية الميكروي، وبالتبعية تحتاج قياساتنا لظروف الكون المبكرة إلى تعديل.
قد يدفع هذا المنظور إلى مراجعة النموذج الكوني القياسي، الذي يعتمد بشكل كبير على إشعاع الخلفية الكونية الميكروي كدليل على الانفجار العظيم.
كما أن إدراك دور المجرات المبكرة في تشكيل الخلفية الإشعاعية للكون يُمكن أن يُعمّق فهمنا لتكوّن المجرات وتطورها.
حاليا، ينوي العلماء فحص هذه الفرضية عبر استخدام بيانات من مرصد جيمس ويب الفضائي لهذه المجرات المبكرة من كثب، ومن ثم التحقق مما إذا كان إشعاع الخلفية الكونية الميكروي يحتوي على “بصمات” للمجرات، مثل أنماط أو تقلبات محددة.