هل سيحمل إشعاع الخلفية الكوني الصادر عن الكون الأول مفاتيح حل مسائل الفيزياء الأساسية

وظف فلكيو جامعة كاليفورنيا في سان دييغو تلسكوب Huan Tran في التشيلي لقياس استقطاب إشعاع الخلفية الكوني الميكرويCMB ( cosmic microwave back ground ) ، فوجدوا اضطرابات ثقالية دقيقة في الاشعاع المستقطب القادم من الكون المبكر، التي من الممكن أن تزودنا باختبار كوني هام لنظرية اينشتاين حول النسبية العامة. كما أن تلك القياسات لديها القدرة على تضييق مدى التخمينات المتعلقة بكتلة الجسيمات دون الذرية المعروفة باسم النيوترينوات.وربما ستحل قضايا أخرى بارزة لم تحسم بعد، حول طبيعة المادة المظلمة والطاقة المظلمة الموزعتان في كل مكان من الكون، واللتان لا يمكن الكشف عنهما بوساطة التلسكوبات الحديثة.تم نشر تفاصيل الانجاز في عدد حزيران/يونيو ضمن مجلة Physical Review Letters..

قاس العلماء في جامعة كاليفورنيا التغيرات في استقطاب الأشعة الميكروية المنبعثة من الخلفية الكونية للكون المبكر (استقطاب الضوء يعني اهتزازه وفق منحى واحد شبيه باستقطاب الضوء المرئي نتيجة تبعثره عن سطح المحيط )،

حدث استقطاب B-mode عندما تبعثر إشعاع الخلفية الكوني الميكروي الناتج عن الكون المبكر عن الكترونات عمرها 380.000 سنة بعد الانفجار العظيم حين أصبح الكون بارداً بما يكفي للسماح للبروتونات والالكترونات بأن يشكلوا الذرات.

وقد أمل العلماء بأن يسمح استقطاب النمط B الفريد من نوعه والذي يميز الكون المبكر برؤية فعالة لجوانب الكون الغير مرئية بالنسبة للتلسكوبات البصرية كجاذبية الأقسام الكثيفة للكون والتي تجرّ الضوء المستقطب، حيث إن انحرافات طفيفة حصلت عند عبوره الكون ووصوله للأرض خلال 13.8 بليون عام من بدء الانفجار العظيم ،من خلال عملية تدعى "العدسة الثقالية الضعيفة"(بسبب وجود المادة المظلمة بيننا وبين المجرات البعيدة التي نراها، فان كل المجرات تنحرف أشعتها بفعل حقل جاذبية المادة المظلمة ولو بشكل دقيق ويسمى ذلك بعدسة الجاذبية الضعيفة)، ربما ستتيح الاضطرابات في استقطاب النمط B رسم خريطة لمناطق الكون المملوء بالمادة المظلمة والطاقة المظلمة الغير مرئيتان ما يزودنا بطريقة لاختبار النسبية العامة وفق المقاييس الكونية.

تم الاكتشاف الأخير عن طريق تجربة POLARBEAR وهي عبارة عن تعاون بين فلكيين عملوا على تلسكوب Huan Tran لدراسة استقطاب النمط B لإشعاع الخلفية الكوني الميكروي متواجدة في التشيلي، ما اكتشفه فلكيو جامعة كاليفورنيا من تأثير لعدسة الجاذبية الضعيفة سيسمح لهم من صنع خرائط مفصلة لبنية الكون وتضييق عدد التخمينات حول كتلة النيوترينو وتقديم اختبار متين عن النسبية العامة.

يعتبر العلماء المشاركين في هذه الدراسة أنها القياس المباشر الأول لعدسة استقطاب إشعاع الخلفية الكوني الميكروي، كما ذهلوا لوجود تناسق بين كمية العدسات التي وجدوها خلال تلك الحسابات مع ما تتنبأ به نظرية النسبية العامة لأينشتاين، لذلك فنحن الآن نمتلك طريقة للتحقق من صحة النسبية العامة وفقا للمعايير الكونية.

فحصت تجربة POLARBEAR منطقة صغيرة (30 درجة مربعة) من السماء، لتنتج لنا خرائط عالية الدقة من استقطاب النمطB ،والذي يخوّل الفريق البحثي من تحديد مقدار الاضطرابات الثقالية والتي كانت تتلاءم مع نموذج نظري هام للكون يعرف باسم النموذج الكوني لامبدا للمادة المظلمة الباردة the Lambda Cold Dark Matter cosmological model (وهو نموذج من نماذج الانفجار العظيم ينص على ان المادة المظلمة تشمل جزيئات بطيئة وباردة لا تبعث أشعة كهرومغناطيسية لكن لها تأثيرات ثقالية على الأجسام المرئية).وكان فريق بحثي آخر متعاون مع الفريق الأول ويتبع لمركز الفيزياء الفلكية هارفارد-سميثسونيان استعمل تلسكوب BICEB2 عند القطب الجنوبي لفحص استقطاب النمط B عبر قطاعات واسعة من السماء، وفي آذار/مارس أعلنوا بأنهم وجدوا دليل على تضخم الكون الأول إلى أضعاف حجمه في أجزاء من الثانية فيما يعرف بنظرية التضخم الكون، حيث يتأثر الاستقطاب B-mode اما بالتضخم الكوني أو بالعدسات التثاقلية (ينتج عن الكتلة الضخمة للمجرات والعناقيد المجرية).

المصادر:

هنا