13 مليار سنة.. إشارة كونية تكشف أسرار النجوم الأولى في الكون

إشارة الـ21 سنتيمترًا ودورها في كشف أسرار نجوم المجموعة الثالثة وتكوين الكون المبكر

إشارة الـ21 سنتيمترًا تُعد معلمًا هامًا في دراسة الكون المبكر، حيث تكشف لنا عن أسرار أقدم النجوم، خصوصًا نجوم المجموعة الثالثة التي أضاءت مراحل الكون الأولى. من خلال هذه الإشارات الراديوية الخافتة الصادرة منذ أكثر من 13 مليار سنة، يمتلك العلماء نافذة فريدة لفهم كيف بدأ تكوين النجوم وإضاءة الفضاء المظلم بعد الانفجار العظيم.

كيفية استخدام إشارة الـ21 سنتيمترًا في دراسة نجوم المجموعة الثالثة

يركز الباحثون على تحليل إشارة الـ21 سنتيمترًا الصادرة عن ذرات الهيدروجين، والتي تعتبر مفتاحًا لفك طلاسم نشأة النجوم المبكرة، خاصة نجوم المجموعة الثالثة التي أضاءت الكون في عهده المبكر، رغم بعدها الشاسع عنا. أظهرت الدراسات التي قادتها البروفيسورة أنستازيا فيالكوف من جامعة كامبريدج، ونُشرت في مجلة Nature Astronomy، أن هذه الإشارة تتيح فهمًا دقيقًا لكتل تلك النجوم التي يصعب رصد ضوئها مباشرةً؛ حيث تساعد في دراسة تفاعلات النجوم الأولى مع الغاز المحيط بها، وتتبع تحول الكون من حالة غازية مظلمة إلى النظام الكوني المعقد المتنوع.

المشاريع العلمية الرائدة التي تعتمد على إشارة الـ21 سنتيمترًا لدراسة الكون المبكر

تستخدم عدة مشاريع دولية إشارة الـ21 سنتيمترًا كأداة رئيسية لفهم الكون في مراحله الأولى، وأبرزها:

• REACH: تجربة راديوية متقدمة لتحليل الهيدروجين الكوني، تعتمد على هوائيات دقيقة لالتقاط الإشارة بوضوح.
• SKA: مصفوفة كيلومترية راديوية ضخمة قيد الإنشاء، تهدف إلى رسم خرائط موسعة لمناطق واسعة من الكون، ودراسة تقلبات الإشعاع الكوني.

يركز الباحثون عبر هذه المشاريع على تحليل الأنماط الإحصائية للإشارات الخافتة، مما يمكّنهم من دراسة توزيع وكتل لمعان نجوم المجموعة الثالثة وفهم القوى الفيزيائية التي شكلت البنية الأولية للكون.

تأثير ثنائيات الأشعة السينية ومستقبل التلسكوبات الراديوية في فهم إشارة الـ21 سنتيمترًا

أوضح البحث أن ثنائيات الأشعة السينية، التي تضم نجومًا أحدهما جسم منهار كالثقب الأسود، تلعب دورًا حيويًا في التأثير على إشارة الـ21 سنتيمترًا، بسبب إشعاعاتها عالية الطاقة التي تغير خصائص الغاز المحيط، ما يجعلها مؤشرًا قويًا لدراسة الوقائع الأصلية في الكون المبكر. وهذه الإشارات تساعد في شرح مراحل تطور الغاز الكوني وتحولاته تحت تأثير النجوم الأولى.

تتيح التلسكوبات الراديوية الحديثة مثل REACH وSKA قدرات غير مسبوقة لرصد الأنماط الكونية الواسعة حتى دون الحاجة لتصوير النجوم بشكل مباشر؛ حيث أشاد الدكتور إيلوي دي ليرا أسيدو، الباحث بمشروع REACH، بأهمية هذه الملاحظات الراديوية التي تفتح آفاقًا لفهم خصائص وكتل نجوم المجموعة الثالثة، كما تمهد الطريق لاكتشافات جديدة بفضل بيانات مستقبلة من تلسكوبات مثل كارو الراديوي في جنوب أفريقيا.

تمثل إشارة الـ21 سنتيمترًا أداة فريدة تتيح للعلماء فتح نوافذ زمنية على ماضي الكون، وتأتي مشاريع REACH وSKA لتعزز هذه القدرة بطرق مبتكرة، مما يدفع حدود فهمنا لأصل النجوم الأولى وتأثيرها في تطور الكون ككل، بينما تستمر ثنائيات الأشعة السينية في تقديم أدلة حيوية حول التفاعلات بين النجوم المتقدمة والغاز المحيط. تتكامل هذه الدراسات لتبني صورة أكثر وضوحًا عن الكون في أعماق الزمن، دون الاعتماد على الرصد المباشر، لتفتح الباب أمام معرفة ما كان مستحيلاً سابقًا.