ضوء النجوم في خلفية الكون أكثر سطوعًا بمقدار الضعف كما هو متوقع


حتى عندما تزيل النجوم الساطعة والغبار المتوهج ونقاط الضوء الأخرى القريبة من السماء المظلمة والحبر ، يظل توهج الخلفية موجودًا. يأتي هذا التوهج من البحر الكوني للمجرات البعيدة ، النجوم الأولى التي احترقت ، واندمجت غازًا بعيدًا – ويبدو أن شيئًا آخر في هذا المزيج يتهرب من الباحثين.

قدر علماء الفلك كمية الضوء المرئي الذي يسود الكون من خلال تدريب مركبة نيو هورايزونز الفضائية ، والتي تجاوز بلوتو في عام 2015، في بقعة من السماء خالية في الغالب من النجوم والمجرات القريبة (SN: 12/15/15). يجب أن يتطابق هذا التقدير مع قياسات الكمية الإجمالية للضوء القادم من المجرات عبر تاريخ الكون. ولكن لا، ذكر الباحثون في 1 مارس رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

يقول تود لاور ، عالم الفلك في NOIRLab التابع لمؤسسة العلوم الوطنية في توكسون ، أريزونا: “اتضح أن المجرات التي نعرف عنها يمكن أن تمثل حوالي نصف المستوى الذي نراه”.

لعقود من الزمان ، قام علماء الفلك بقياس ضوء الخلفية خارج المجرة بأطوال موجية مختلفة ، من موجات الراديو إلى أشعة غاما (SN: 8/23/13 ؛ SN: 11/29/18). يوفر هذا إحصاءً للكون ويعطي الباحثين تلميحات حول العمليات التي تنبعث منها تلك الأنواع من الضوء.

لكن الضوء المرئي في الخلفية – الذي يُطلق عليه اسم الخلفية البصرية الكونية ، يمثل تحديًا للقياس من النظام الشمسي الداخلي. هنا ، يعمل الكثير من الغبار بين الكواكب على تشتيت ضوء الشمس ، مما يؤدي إلى إزالة ثاني أكسيد الكربون الأكثر خفوتًا. ومع ذلك ، فإن المركبة الفضائية نيو هورايزونز التي تزور بلوتو ، بعيدة بما يكفي عن الشمس بحيث لا يغرق ضوء الشمس المتناثر صور المركبة الفضائية.

صورة لعمود من الضوء فوق ضوء الشمس في الأفق تم التقاطها في مرصد لا سيلا في تشيلي
ينتج عن ضوء الشمس المتناثر من الغبار بالقرب من الأرض صورة جميلة (تُرى هنا من مرصد لا سيلا في تشيلي كعمود من الضوء) ، لكنه يعيق رصد الخلفية الكونية الباهتة.Y. Beletsky / ESO

لذلك في سبتمبر 2021 ، وجه Lauer وزملاؤه كاميرا LORRI للمركبة الفضائية نحو بقعة من السماء والتقطوا مجموعة من الصور. لقد أزالوا رقميًا جميع مصادر الضوء المعروفة – النجوم الفردية ، والمجرات القريبة ، وحتى الحرارة من المركبات الفضائية مصدر طاقة نووية (SN: 2/18/16) – وقياس ما تبقى لتقدير COB.

ثم استخدموا أرشيفات كبيرة من ملاحظات المجرات ، مثل تلك الموجودة في تلسكوب هابل الفضائي ، لحساب الضوء المنبعث من جميع المجرات في الكون. إن سطوع COB المقاس يبلغ ضعف سطوع هذا الحساب تقريبًا.

بينما مجموعة لاور سابقا لاحظ وجود تناقض، يكشف هذا القياس الجديد عن اختلاف أكبر ، ومع عدم يقين أصغر. “من الواضح أن هناك حالة شاذة. يقول المؤلف المشارك مارك بوستمان ، عالم الفلك في معهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور ، ماريلاند ، “الآن نحن بحاجة إلى محاولة فهمها وشرحها”.

هناك عدة أسباب فلكية يمكن أن تفسر هذا التناقض. يقول بوستمان إن النجوم المارقة التي جُردت من المجرات ربما باقية في الفضاء بين المجرات. أو ربما هناك ، كما يقول ، “مجموعة ضعيفة جدًا من المجرات المتراصة للغاية والتي هي أقل بقليل من حدود اكتشاف هابل.” إذا كانت هذه هي الحالة الأخيرة ، فيجب أن يعرف علماء الفلك في العامين المقبلين لأن ناسا أطلقت مؤخرًا تلسكوب جيمس ويب الفضائي سوف نرى هذه المجرات الخافتة حتى (SN: 10/6/21).

الاحتمال الآخر هو أن الباحثين غابوا عن شيء ما في تحليلهم. “أنا سعيد بإنجازه ؛ يقول عالم الفيزياء الفلكية مايكل زيمكوف من معهد روتشستر للتكنولوجيا في نيويورك والذي لم يشارك في هذه الدراسة: “إنه قياس ضروري للغاية”. ربما فقدوا بعض التوهج الإضافي من المركبة الفضائية نيو هورايزونز وأداة LORRI الخاصة بها ، أو أنهم لم يأخذوا في الاعتبار بعض الضوء الإضافي في المقدمة. “أعتقد أن هناك محادثة هناك حول التفاصيل.”

على سبيل المثال ، الضوء الذي ينعكس عن غبار مجرة ​​درب التبانة هو “وحش خفي للغاية” ، كما يقول زيمكوف ، “ومن المحتمل أن تهيمن على شكوكنا في وقت ما ، لمجرد أنها ليست مفهومة جيدًا.” العديد من المشاريع في السنوات القليلة المقبلة ، مثل تجربة CIBER-2 و ال مهمة فضائية SPHERExيمكن أن يساعد علماء الفلك على فهم هذا الضوء المزعج المتناثر بالغبار ، كما يقول زيمكوف.

بالإضافة إلى ذلك ، يقوم هو وعضو مجموعته البحثية ، عالمة الفيزياء الفلكية تيريزا سيمونز ، بالبحث في مئات من صور LORRI القديمة للسماء المظلمة وإجراء تحليلاتهم الخاصة. في هذه الأثناء ، سوف يلتقط Lauer وزملاؤه المزيد من الصور لبقع أخرى من السماء باستخدام LORRI لتعزيز ثقتهم في قياس ضوء الخلفية وفهم التدخلات من المركبة الفضائية نفسها بشكل أفضل.

يقول زيمكوف: “هناك شيء ما يحدث لم نكن نتوقعه ، حيث يبدأ الجزء الممتع من العلم”.



المصدر

ندى عبدالرحمن
مهتمة في العلوم والفضاء خاصةً محبة للتقنية اعمل كاتبة في موقع اراود