أداة فلكية مزودة بـ 5.000 ليف بصري روبوتي لقد حقق شيئًا كان يبدو قبل بضعة عقود وكأنه ضرب من الخيال العلمي: رفع أكبر خريطة ثلاثية الأبعاد للكون هذا ما تم بناؤه حتى الآن. إنه ليس مجرد صورة مذهلة للسماء، بل سجل مفصل يسمح لنا بتتبع تاريخ التوسع الكوني وتحدي بعض الأفكار الراسخة حول كيفية عمل الكون.
هذا الكتالوج الضخم، الذي يستند إلى ضوء عشرات الملايين من المجرات والكوازارات والنجوميكشف هذا البحث عن أدلة تشير إلى أن الطاقة المظلمة - المكون الغامض الذي يقود التوسع المتسارع للكون - قد لا تتصرف بثبات كما كان يُعتقد سابقًا. وإذا تأكدت هذه النتائج، فسيتعين إعادة النظر بدقة في النماذج الكونية الحالية.
ديزي: الأداة التي غيرت مقياس خرائط الكون
الشخص المسؤول عن هذا الإنجاز هو جهاز طيفي لدراسة الطاقة المظلمة، والمعروف اختصاراً باسم DESI (أداة التحليل الطيفي للطاقة المظلمة). وهو مثبت على تلسكوب نيكولاس يو. مايال الذي يبلغ قطره أربعة أمتار في مرصد كيت بيك الوطني في أريزونا (الولايات المتحدة الأمريكية)، وهو جزء من تعاون دولي يضم أكثر من 900 عالم من 75 مؤسسة و14 دولة.
تستخدم DESI مصفوفة من 5.000 ليف بصري يتم التحكم بها بواسطة روبوتات صغيرة قادرة على توجيه نفسها، كل ليلة، نحو آلاف المجرات المختلفة. يتم ضبط كل ليف بدقة تصل إلى حوالي 10 ميكرونات - أي أقل بكثير من سمك شعرة الإنسان - لوضع نفسه بدقة فوق النقطة في السماء التي سيتم جمع الضوء منها. يتم تحليل شعاع الضوء هذا إلى طيفه، مما يسمح بحساب المسافة والسرعة والخصائص الفيزيائية الأخرى لكل جسم.
بفضل هذه التقنية، يمكن للجهاز أن يراقب أكثر من 100.000 ألف مجرة في الليلة الواحدةأدى هذا الإيقاع إلى زيادة كمية البيانات المتاحة ستة أضعاف مقارنةً بجميع المسوحات الكونية السابقة مجتمعة. وقد استفاد مشروع DESI من الليالي المظلمة، المثالية لدراسة الأجرام السماوية البعيدة، ومن فترات وجود القمر، حيث ركز على النجوم والهياكل الأقرب.
أُنجزت حملة الرصد الرئيسية، المصممة لتستمر خمس سنوات، قبل الموعد المحدد، على الرغم من أحداث غير متوقعة خطيرة مثل جائحة كوفيد-19 وحريق كونتريراس عام 2022، الذي هدد مرافق المرصد بشكل مباشر. ومع ذلك، تمكن الفريق من الحفاظ على وتيرته وإنجاز المهمة. جمع البيانات في وقت قياسي.
أكبر خريطة ثلاثية الأبعاد للكون: 11 مليار سنة ضوئية من التاريخ
نتيجة هذا الجهد المنسق هي خريطة ثلاثية الأبعاد تشمل على بعد حوالي 11.000 مليون سنة ضوئية بعمق. هذا يعني أن مرصد DESI يسجل المجرات التي انبعث منها الضوء الذي نراه اليوم عندما كان عمر الكون حوالي 2.700 مليار سنة فقط، وهو قريب جدًا من بداية تاريخه، والذي يقدر بنحو 13.700 مليار سنة.
إجمالاً، قام المشروع بتصنيف أكثر من 47 مليون مجرة وكوازاربالإضافة إلى ما يقرب من 20 مليون نجم في مجرتنا درب التبانة. كل هذا مُصوَّر على خريطة ثلاثية الأبعاد، حيث تشير كل نقطة إلى موقع أحد هذه الأجرام الكونية وكيفية تجمعها على نطاق واسع، لتشكل نوعًا من "الشبكة الكونية" من الخيوط والفراغات.
باستخدام هذه الخريطة، يستطيع علماء الفلك تتبع كيفية تغير توزيع المجرات عبر الزمن وإعادة بناء ما يسمى بـ تاريخ توسع الكونيكمن المفتاح في قياس الانزياح الأحمر للضوء من كل مجرة بدقة شديدة، أي كيف تم تمديد طول موجته مع تمدد الفضاء نفسه أثناء انتقال الضوء إلينا.
قامت شركة DESI برسم خريطة لما يقرب من ثلث السماء ويخطط القائمون على المشروع لتوسيع نطاق التغطية بشكل أكبر. والهدف هو زيادة المساحة المرصودة بنحو 20%، لتصل إلى حوالي 17.000 درجة مربعة. وللمقارنة، يغطي ظفر الخنصر عند مد الذراع ما يقارب درجة مربعة واحدة، بينما يشغل القمر المكتمل حوالي 0,2 درجة مربعة.
ماذا تخبرنا الخريطة عن الطاقة المظلمة؟
على الرغم من أن الخريطة نفسها مثيرة للإعجاب، إلا أن طموح DESI الرئيسي لم يكن رسم السماء بمزيد من التفصيل، بل استخدام تلك المعلومات لفهم أفضل لـ الطاقة المظلمةيُعتبر هذا المكون، الذي لا يُصدر الضوء ولا يمتصه، مسؤولاً عن التوسع المتزايد باستمرار للكون، ويُقدر أنه يمثل حوالي 70٪ من إجمالي محتوى الكون.
لسنوات، افترض النموذج القياسي لعلم الكونيات أن الطاقة المظلمة تتصرف مثل الثابت الكونيصاغ ألبرت أينشتاين مصطلح "قمر يوروس" في النظرية النسبية العامة لتفسير التوسع المنتظم للفضاء. عمليًا، يعني هذا أن شدته لا تتغير بشكل ملحوظ مع مرور الوقت: فهو يتصرف دائمًا بالطريقة نفسها عبر تاريخ الكون.
لكنّ ملاحظات مشروع DESI بدأت ترسم صورة أكثر دقة. إذ يشير تحليل كيفية تجمّع المجرات على مدى 11.000 مليار سنة إلى أن الطاقة المظلمة قد تكون ظاهرة حقيقية. ديناميكي وغير ثابت تمامًاأشار الفريق بالفعل في النتائج الأولية التي تم عرضها في عام 2025 إلى أن تأثير "مضاد الجاذبية" لهذه الطاقة قد يضعف قليلاً بمرور الوقت.
إذا تأكد هذا الاتجاه عند الانتهاء من دراسة جميع البيانات التي تم جمعها، فسيشير ذلك إلى تغيير جوهري في النموذج الكونيأشار باحثون مثل عالمة الفلك لوز أنجيلا غارسيا وعالم الكونيات يونغ ووك لي منذ فترة طويلة إلى أن هذه الأنواع من النتائج تفتح الباب أمام إطار نظري جديد لفهم التوازن بين المادة والطاقة في الكون وتطوره المستقبلي.
مستقبل مختلف للكون؟
حتى الآن، كان الرأي السائد هو أن الكون سيستمر في التوسع بمعدل متسارع إلى ما لا نهاية، مدفوعًا بطاقة مظلمة شبه ثابتة. في هذا السيناريو، وعلى مدى مليارات السنين، ستصبح المجرات معزولة بشكل متزايد حتى تشكل كون بارد ومظلم وخالٍ تقريبًاحيث لم يعد بإمكان الجاذبية إعادة تجميع المادة على نطاق واسع.
تشير نتائج مشروع DESI إلى أمر أكثر تعقيدًا. فإذا ضعفت الطاقة المظلمة بمرور الوقت، فإن قد تستعيد الجاذبية مكانتها في المستقبل البعيد. تشير بعض النماذج النظرية إلى أنه عند نقطة معينة، قد يؤدي هذا التعافي إلى إبطاء التوسع المتسارع، بل وربما عكسه.
في هذا السياق المتطرف، قد يتجه الكون نحو سيناريو يُعرف باسم الانهيار العظيم أو الانفجار الهائلبدلاً من التوسع إلى الأبد، سينهار الكون في النهاية على نفسه: ستبدأ المجرات في الاقتراب من بعضها البعض، وستتقلص المسافات، وفي المراحل النهائية، سيتم ضغط كل المادة والطاقة إلى حالة شديدة الكثافة والحرارة.
من المهم التأكيد على أن هذه السيناريوهات لا تزال قائمة في الوقت الحالي. فرضية طويلة الأمد للغايةلا أحد يجزم بحدوث الانهيار العظيم، لكن بيانات مشروع DESI تجبرنا على إعادة النظر بجدية في احتمالات كانت تُعتبر هامشية حتى وقت قريب. ويبدو جلياً أن الطاقة المظلمة قد لا تكون مجرد قيمة ثابتة في المعادلات.
المادة المظلمة، والتيارات النجمية، والمجرات القزمة
لا تقتصر قيمة مشروع DESI على دراسة الطاقة المظلمة فحسب، بل توفر الخريطة ثلاثية الأبعاد أيضًا معلومات مفصلة للغاية حول... المادة المظلمة، ذلك المكون الآخر غير المرئي الذي يشكل معظم كتلة الكون والذي يؤثر بشكل حاسم على كيفية تشكل المجرات وتجمعها معًا.
من خلال تحليل موقع وحركة ملايين المجرات، يستطيع علماء الفلك استنتاج كيفية توزيع المادة المظلمة، التي لا يمكن رؤيتها بشكل مباشر ولكن يمكن الشعور بتأثيرها. تترك الجاذبية بصمتها على الهياكل واسعة النطاقبالإضافة إلى ذلك، يهدف المشروع إلى دراسة المجرات القزمة والتيارات النجمية في محيط مجرة درب التبانة مع إيلاء اهتمام خاص.
هذه التيارات هي أشرطة من النجوم التي تمزقت من المجرات الصغيرة التي تجذبها جاذبيتنا. يسمح لنا تتبع شكلها ومسارها بإعادة بناء نوع هالة المادة المظلمة المحيطة بمجرة درب التبانة وفهم كيفية نموها بشكل أفضل من خلال امتصاص أنظمة أصغر على مدى مليارات السنين.
من خلال دمج المناطق الأقرب إلى مجرتنا في عملية رسم الخرائط، بما في ذلك المناطق التي تعيق فيها ظروف ضوء النجوم أو الغلاف الجوي عمليات الرصد، يهدف مشروع DESI إلى إنشاء صورة أكثر تجانسًا للسماء. نسخة مكبرة من الخريطة سيساعد ذلك على تحسين نماذج تكوين الهياكل الكونية من المقاييس المحلية إلى أكبر أحجام الكون المرئي.
تحدٍ تكنولوجي وتعاوني غير مسبوق
وبعيدًا عن النتائج العلمية، أصبح مشروع DESI مثالًا لما يمكن تحقيقه من خلال التعاون الدولي والتكنولوجيا المتطورةمن خلال تنسيق جهود مئات الباحثين المنتشرين عبر عدة قارات، تمكن الاتحاد من إبقاء الجهاز قيد التشغيل كل ليلة تقريبًا لسنوات، ومعالجة كمية هائلة من البيانات لم يسبق لها مثيل.
يتطلب تشغيل النظام تكاملاً دقيقاً لـ معدات تلسكوب ماياليشمل النظام آليات روبوتات تحديد المواقع، وإلكترونيات قراءة بيانات المطياف، وبرمجيات معقدة للتحكم والتحليل. تتضمن كل جلسة رصد تخطيط المناطق التي سيتم تغطيتها من السماء، وضبط توجيه الألياف، وتصحيح تأثيرات الغلاف الجوي، والتحقق من جودة الأطياف المُحصلة.
ينتهي تدفق كل هذه البيانات في فهارس ضخمة، تُصبح بعد تنقيحها أساسًا للدراسات الكونية. حجم المعلومات التي يُنتجها مشروع DESI هائلٌ لدرجة أن التحليل المُفصّل سيستمر لسنوات، مما يعني أن ربما لم تظهر النتائج الأكثر إثارة بعد.تستخدم العديد من الفرق العلمية في أوروبا وأمريكا وآسيا بالفعل قواعد البيانات هذه لاختبار النظريات البديلة للجاذبية، أو تجربة نماذج جديدة للمادة المظلمة، أو مقارنة طرق مختلفة لقياس تمدد الكون.
تُشكّل تجربة مشروع DESI سابقةً للمنشآت المستقبلية، مثل المسوحات البصرية والراديوية الجديدة المخطط لها في مراصد مختلفة حول العالم. وبطريقة ما، تعمل هذه الخريطة ثلاثية الأبعاد للكون كـ لمحة عن الجيل القادم من الدراسات الدقيقة الذين سيحاولون كشف القطع التي لا تزال مفقودة من اللغز الكوني.
مع توفر أكبر خريطة ثلاثية الأبعاد للكون حاليًا، يمتلك العلم أداةً فريدةً لمراجعة نظرياته. فالصورة التفصيلية لتوزيع المجرات والكوازارات والنجوم، إلى جانب المؤشرات التي تدل على أن الطاقة المظلمة قد لا تكون ثابتة كما كان يُعتقد سابقًا، تشير إلى مرحلةٍ يجب فيها تحسين نموذج الكون، وربما تغييره بشكلٍ جذري. وبعيدًا عن تقديم إجاباتٍ قاطعة، يؤكد عمل مشروع DESI أنه كلما تعمقنا في البحث، ازداد الكون الذي نحاول فهمه تعقيدًا وإثارةً للدهشة.
