منذ فترة طويلة ، قبل ملايين السنين من اندلاع النجم الأول إلى الحياة ، كان الكون بأكمله بحرًا من الظلام.
منذ حوالي 400000 سنة بعد الانفجار الكبير واستمر مئات الملايين من السنين ، كان هذا ما يسمى بالعمر المظلم للكون يمثل آخر مرة كان فيها الفضاء الفارغ فارغًا حقًا ؛ لا كواكب ، لا شموس ، لا مجرات ، لا حياة - مجرد ضباب من ذرات الهيدروجين التي شكلها الانفجار الكبير وتركت لتهتز في الظلام.
اليوم ، تحاول التلسكوبات في جميع أنحاء العالم اللمحة عن ذلك الهيدروجين الأساسي (المعروف باسم الهيدروجين المحايد) من أجل تحديد اللحظة التي انتهت فيها العصور المظلمة أخيرًا وتشكلت المجرات الأولى. في حين أن هذه الذرات القديمة لا تزال بعيدة المنال ، فقد يكون فريق من الباحثين في المناطق النائية في أستراليا قد اقتربوا من العثور عليها أكثر من أي وقت مضى.
وفقًا للدراسة الجديدة المنشورة في قاعدة بيانات ما قبل الطباعة arXiv وقريبًا للظهور في مجلة الفيزياء الفلكية ، استخدم الفلكيون التلسكوب الراديوي Murchison Widefield Array (MWA) للتعمق في الماضي الكوني بحثًا عن الطول الموجي لتوقيع الهيدروجين المحايد. لم يجدوا ما كانوا يبحثون عنه - ومع ذلك ، باستخدام الإعدادات الجديدة على مجموعة التلسكوب المحدثة مؤخرًا ، حدد الفريق الحد الأدنى على الإطلاق لقوة إشارة الهيدروجين المحايدة.
قال جوناثان بوبر ، الأستاذ المساعد في الفيزياء بجامعة براون في جامعة براون جزيرة رود. وهذا يعني أن البحث عن هذه الجزيئات القديمة لا يزال مستمراً ، والآن يعرف الباحثون أن آثار أقدام الهيدروجين المحايدة أكثر خفوتًا مما كان متوقعًا.
الذرات الأولى
كانت الطاقة التي كانت تسير في الكون المبكر قوية جدًا لدرجة أن كل ذرة مزقت إلكتروناتها ، مما منحها شحنة موجبة. كانت أولى هذه الذرات أيون الهيدروجين المشحون بشكل إيجابي. على مدى مئات الآلاف من السنين ، قام الكون بالتبريد والتوسع بما يكفي لكي تستعيد أيونات الهيدروجين إلكتروناتها ، لتصبح محايدة مرة أخرى. يُعتقد أن ذرات الهيدروجين المحايدة هذه هي السمة الغالبة للعصور الكونية المظلمة. (في النهاية ، عندما اجتمعت ما يكفي منها معًا لتكوين النجوم الأولى ، تمت إعادة تأيين الذرات مرة أخرى بواسطة الطاقة المشعة من تلك النجوم.)
يعرف العلماء أن الهيدروجين المحايد ينبعث إشعاعًا على طول موجة يبلغ 21 سم - ومع ذلك ، مع توسع الكون على مدى الـ 12 مليار سنة الماضية ، امتدت هذه الأطوال الموجية أيضًا. قدّر مؤلفو الدراسة الجديدة أن الطول الموجي للهيدروجين المحايد امتد إلى حوالي 2 متر - وهذه هي الإشارة التي قاموا بالبحث فيها عن السماء لاستخدام MWA.
المشكلة هي أن هناك العديد من المصادر (سواءً البشرية أو السماوية) التي تشع بنفس طول الموجة.
وقال بوبير "إن جميع هذه المصادر الأخرى أقوى بكثير من الإشارة التي نحاول اكتشافها". "حتى إشارة راديو FM المنعكسة من طائرة تصادف أنها تمر فوق التلسكوب كافية لتلوث البيانات."
لذا ، كتب بوب وزملاؤه مجموعة من المعادلات لتحديد هذه الملوثات والتخلص منها في ملاحظاتهم. بعد أخذ أكثر من 1200 لقطة موجية للسماء في السماء ، حدد الباحثون أن كل أثر للانبعاثات يبلغ طولها 2 مترًا وجدهم يأتي من مكان آخر غير الهيدروجين المحايد الذي كانوا يبحثون عنه.
في حين أن الإشارة الذرية الثمينة لا تزال غير مكتشفة ، نجح البحث الجديد في تضييق شكل عمليات البحث المستقبلية عن الهيدروجين المحايد. ووفقًا للباحثين ، فإن هذه النتائج تظهر حجة قوية في أن تجارب MWA تقود هذا البحث في المسار الصحيح. مع مزيد من البحث ، يمكن الكشف عن الآثار الأخيرة للعصور المظلمة الكونية.
