في إحدى المصادفات الفلكية المثيرة والأولى من نوعها، عثرت مجموعة من الفلكيين على مجرتين تقعان على استقامة واحدة عند النظر إليهما من الأرض، إذ تقف إحداهما خلف الأخرى كأنهما عدسة مزدوجة.
وبفضل تأثير الجاذبية الهائل، يحدث انحناء للضوء الصادر من خلفهما، فيتضخم كاشفا عن تفاصيل لم تكن مرئية من قبل، وما يكشف عنه الباحثون أن المصدر الضوئي البعيد القابع خلفهما يعود أصله إلى ثقب أسود عملاق ومضيء يُعرف بالكويزار (نجم زائف)، ينبعث منه ضوء يسلك مسارا متعرجا حول المجرتين.
والكويزارات هي مجرات بعيدة جدا عن الأرض، تحتوي على منطقة غازية ساخنة ونشطة جدا محيطة مباشرة بثقب أسود هائل، وتصل درجة حرارتها المئوية إلى مئات الآلاف، ولذلك فإن تلك المنطقة تكون لامعة جدا، وهي ما يلاحظه العلماء في تلك المجرات البعيدة.
وإضافة إلى ذلك، تعمل العدسة المزدوجة على كسر الأشعة وتضخيم الأجسام الفلكية خلفها، لتمنح الفلكيين فرصة لإجراء قياسات دقيقة لمعدل التوسع الكوني المعروف بثابت هابل، وقد أفاد الفريق البحثي من المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا بهذه النتائج في ورقة بحثية لم تُراجع بعد.
عدسات آينشتاين
يعرف علماء الفلك حوالي 1000 حالة يظهر فيها تأثير الجاذبية القوي للأجرام السماوية الضخمة، مثل المجرات والعناقيد المجرية، حيث تنحني أشعة الضوء القادمة من مصادر ساطعة خلفها، تماما كما تنبأت به نظرية النسبية العامة لألبرت آينشتاين.
تسمى هذه الظاهرة “عدسة الجاذبية”، ويشبه الأمر أن تضع أمام عينيك على الطاولة كوب ماء فيشوه صورة ما يقع في خلفيته، لكن في الفضاء فإن جاذبية المجرات هي ما يفعل ذلك، حيث تشوه صورة المجرات الأخرى التي تقع في خلفيتها بالنسبة لنا ونحن نلتقط الصورة.
وغالبا ما تكون عناقيد المجرات عدسات غير مثالية، مما يؤدي إلى إنتاج صور مشوهة، أما المجرات الإهليلجية التي تمتاز بتماثل أشكالها ولبها الكثيف، فتعمل كعدسات بسيطة مشابهة للعدسات المستخدمة في النظارات أو المناظير التي نعرفها.
سنوات من الرصد والتحليل
في عام 2017، اعتقد الباحثون أنهم اكتشفوا نظاما استثنائيا في مجرة J1721+8842، وهي مجرة إهليلجية تشكل عدسة جاذبية تنحني خلالها أشعة ضوء صادرة عن كويزار يقع خلفها، وعليه ينتج 4 صور مكررة للمصدر الضوئي ذاته، وتعتبر هذه الأنظمة ذات أهمية علمية كبيرة، لأن سطوع الكويزارات يتغير بمرور الوقت.
على مدار عامين، استخدم الفريق البحثي تلسكوب نورديك البصري لدراسة المجرة، ووثق التغيرات في الصور الأربع للكويزار. وفي أثناء عمليات المسح، ظهر فجأة ضوءان باهتان إضافيان، مما دفع الفريق للاعتقاد بأنها صور مكررة ناتجة عن كويزار آخر قريب من الأول.
ولكن عند دراسة الضوءين الجديدين بشكل أدق، لاحظوا أن خصائصهما تطابق تماما خصائص الضوء في الصور الأربع الأصلية، مما يعني أن الضوء كان صادرا من كويزار واحد فقط، تكرر 6 مرات، ويُعزى هذا الأمر لوجود عدسة مزدوجة لمجرتين مصطفتين وراء بعضهما.
وباستخدام نموذج حاسوبي لتتبع المسارات المحتملة للضوء القادم من الكويزار، خلص الفريق إلى أن اثنتين من الصور نتجتا عن انحناء الضوء حول المجرتين في مسار متعرج.
ومن خلال دراسة الفروق الزمنية في الصور الست ومسارات الضوء المختلفة، يأمل الفريق في حساب قيمة دقيقة للغاية لثابت هابل، ويعتبر هذا الإنجاز مهما، لأن قيمة ثابت هابل موضع جدل بين الفرق العلمية التي تقيسه بطرق مختلفة، وهو ما يعرف بمعضلة “توتر هابل”.