أعلن فريق من علماء الفلك في المملكة المتحدة وأستراليا اليوم أنهم عثروا على الحلقة المفقودة التي تربط المجرات الحديثة مباشرة مثل درب التبانة إلى الانفجار العظيم الذي أنشأ الكون قبل 14 ألف مليون سنة. النتائج هي نتيجة جهد لمدة 10 سنوات لرسم خريطة توزيع في الفضاء لـ 220،000 مجرة بواسطة 2dFGRS (2 -F Field Galaxy Redshift Survey) ، وهو مجموعة من الفلكيين ، باستخدام التلسكوب الأنجلو أسترالي 3.8 متر (AAT) . تم الكشف عن هذه الحلقة المفقودة في وجود ميزات دقيقة في توزيع المجرات في المسح. كما مكن تحليل هذه الميزات الفريق من وزن الكون بدقة غير مسبوقة.
قام 2dFGRS بقياس توزيع المجرات بتفصيل كبير ، يسمى الهيكل الواسع النطاق للكون. تتراوح هذه الأنماط في الحجم من 100 مليون إلى 1 مليار سنة ضوئية. يتم تحديد خصائص الهيكل الواسع النطاق من خلال العمليات الفيزيائية التي كانت تعمل عندما كان الكون صغيرًا بالفعل.
يشرح الدكتور شون كول من جامعة دورهام ، الذي قاد البحث: "في لحظة الولادة ، كان الكون يحتوي على مخالفات صغيرة ، يعتقد أنها نتجت عن عمليات" كمومية "أو دون ذرية. وقد تضخمت هذه المخالفات بسبب الجاذبية منذ ذلك الحين وأدت في النهاية إلى المجرات التي نراها اليوم ".
اقترح المنظرون في الستينيات أن بذور المجرات البدائية يجب أن يُنظر إليها على أنها تموجات في إشعاع الخلفية الميكروية الكونية (CMB) المنبعثة في الحرارة التي خلفها الانفجار الكبير ، عندما كان عمر الكون 350.000 عام فقط. تم مشاهدة التموجات لاحقًا في عام 1992 بواسطة القمر الصناعي COBE التابع لناسا ، ولكن حتى الآن ، لا يمكن إثبات وجود اتصال ثابت مع تكوين المجرات. توصل 2dFGRS إلى أن نمطًا تم رؤيته في هذه التموجات قد انتشر إلى الكون الحديث ويمكن اكتشافه في المجرات اليوم.
تحتوي الأنماط في CMB على بقع بارزة حول درجة واحدة ، تنتجها الموجات الصوتية التي تنتشر في البلازما الساخنة التي لا يمكن تصورها من الانفجار الكبير. تُعرف هذه الميزات باسم "القمم الصوتية" أو "هزات الباريون". وتكهن المنظرون بأن الموجات الصوتية ربما تكون قد تركت أيضًا بصمة في المكون المهيمن للكون - "المادة المظلمة" الغريبة ، التي تدفع في حد ذاتها تكوين المجرات. بدأ الفيزيائيون والفلكيون محاولة تحديد هذه البصمة في خرائط جوارنا المجري.
بعد سنوات من العمل الشاق أخذ قياسات المجرات في التلسكوب الأنجلو أسترالي ونمذجة خصائصها بتقنيات رياضية وحاسوبية متطورة ، حدد فريق 2dFGRS بصمة الموجات الصوتية في الانفجار الكبير. تظهر كسمات دقيقة في "طيف القدرة" ، وهي إحصائية يستخدمها الفلكيون لتحديد الأنماط التي تظهر في خرائط توزيع المجرات. تتوافق هذه الميزات مع تلك الموجودة في خلفية الميكروويف - مما يعني أننا نفهم تاريخ حياة الغاز الذي تشكلت منه المجرات.
تحتوي ميزات الباريون على معلومات حول محتويات الكون ، ولا سيما حول كمية المادة العادية (المعروفة باسم الباريون) ، ونوع الأشياء التي تكثفت في النجوم والكواكب والتي صنعناها نحن أنفسنا.
قال البروفيسور كارلوس فرينك ، مدير معهد علم الكونيات الحسابي بجامعة دورهام: "سمات الباريون هذه هي البصمة الوراثية لكوننا. يقيمون صلة تطورية مباشرة مع الانفجار الكبير. يعد العثور عليها علامة فارقة في فهمنا لكيفية تكوين الكون ".
قال البروفيسور جون بيكوك من جامعة ادنبره ، قائد فريق المملكة المتحدة للتعاون 2dFGRS: "لا أعتقد أن أي شخص كان يتوقع أن تعمل النظريات الكونية البسيطة بشكل جيد. نحن محظوظون جدًا لوجودنا لرؤية هذه الصورة للكون تتشكل ".
أظهر 2dFGRS أن الباريونات هي مكون صغير في كوننا ، حيث تشكل 18 ٪ فقط من الكتلة الكلية ، مع 82 ٪ المتبقية تظهر كمادة مظلمة. وللمرة الأولى ، كسر فريق 2dFGRS حاجز الدقة البالغ 10 في المائة في قياس الكتلة الإجمالية للكون.
كما لو أن هذه الصورة لم تكن غريبة بما فيه الكفاية ، أظهر 2dFGRS أيضًا أن كل الكتلة في الكون (المضيئة والظلام) تفوق 4: 1 بمكون أكثر غرابة يسمى "طاقة الفراغ" أو "الطاقة المظلمة". هذا له خصائص مضادة للجاذبية ، مما تسبب في تسريع توسع الكون. ينشأ هذا الاستنتاج عند الجمع بين نتائج 2dFGRS مع بيانات عن إشعاع الخلفية في الميكروويف ، والتي تم تركها منذ وقت إنشاء ميزات الباريون. يبقى أصل وهوية الطاقة المظلمة أحد أعمق أسرار العلم الحديث.
تحسنت معرفتنا بخلفية الميكروويف بشكل كبير في عام 2003 مع بيانات من القمر الصناعي WMAP التابع لناسا. قام فريق WMAP بدمج معلوماتهم مع تحليل سابق لجزء من 2dFGRS لاستنتاج أننا نعيش بالفعل في عالم يسيطر عليه الطاقة المظلمة. أطلق عليها مجلة ساينس عام 2003 اسم "اختراقة العام". الآن ، اكتشاف الارتباط الكوني المفقود من قبل فريق 2dFGRS ، بعد عام تقريبًا بالضبط ، يتوج إنجازات عقد من العمل المضني.
في تطور مثير للاهتمام ، يمكن استخلاص الأدلة حول هوية الطاقة المظلمة من خلال العثور على ميزات الباريون في توزيع المجرات المتطور في منتصف الطريق بين الآن و Big Bang. يخطط علماء الفلك في المملكة المتحدة والمتعاونون معهم في جميع أنحاء العالم الآن لإجراء مسوحات مجرات كبيرة للمجرات البعيدة جدًا مع وضع هذا الهدف في الاعتبار.
يأتي التأكيد المستقل على وجود ميزات الباريون في الهيكل واسع النطاق من مسح Sloan Digital Sky الذي تقوده الولايات المتحدة. يستخدمون طريقة مكملة لا تتضمن طيف الطاقة ، ويدرسون مجموعة فرعية نادرة من المجرات على حجم أكبر من 2dFGRS. ومع ذلك ، فإن الاستنتاجات متسقة ، ومرضية للغاية.
قال البروفيسور مايكل شتراوس من جامعة برينستون ، المتحدث باسم تعاون SDSS: "هذا علم رائع. وقد شاهدت المجموعتان الآن بشكل مستقل أدلة مباشرة على نمو البنية من خلال عدم استقرار الجاذبية من التقلبات الأولية التي شوهدت في الخلفية الكونية الميكروية ".
المصدر الأصلي: بيان صحفي PPARC
