إن بقايا الضوء من الكون الشاب بها عيب كبير، ولا نعرف كيفية إصلاحه. إنها البقعة الباردة. إنها كبيرة جدًا وباردة جدًا. علماء الفلك ليسوا متأكدين من ماهيته، لكنهم متفقون في الغالب على أنه يستحق التحقيق.
ال خلفية الميكروويف الكونية تم إنشاء (CMB) عندما كان عمر كوننا 380.000 سنة فقط. في ذلك الوقت، كان كوننا أصغر بحوالي مليون مرة مما هو عليه اليوم وكانت درجة حرارته تزيد عن 10000 كلفن (17500 درجة فهرنهايت، أو 9700 درجة مئوية)، مما يعني أن كل الغاز كان عبارة عن بلازما. مثل الكون توسعت، بردت، وأصبحت البلازما محايدة. وفي هذه العملية، أطلق طوفانًا من الضوء الأبيض الساخن. على مدى مليارات السنين منذ ذلك الحين، برد هذا الضوء وامتد إلى درجة حرارة تبلغ حوالي 3 كلفن (454 درجة فهرنهايت، أو 270 درجة مئوية تحت الصفر)، مما وضع هذا الإشعاع بقوة في نطاق الموجات الميكروية للأرض. المجال الكهرومغناطيسي.
إن CMB متجانس تمامًا تقريبًا، ولكن هناك اختلافات صغيرة في درجة الحرارة تصل إلى حوالي جزء واحد في المليون، وهذه العيوب، التي تبدو وكأنها بقع من مختلف الأشكال والأحجام، هي الجزء الأكثر إثارة للاهتمام فيها. لا يمكننا التنبؤ بالضبط بما ستكون عليه التقلبات، وما هي المناطق المحددة التي ستكون باردة وأي المناطق ستكون ساخنة. وذلك لأن الضوء الذي نراه يأتي من جزء من الكون تم سحبه الآن بعيدًا عن الرؤية المرئية.
متعلق ب: يمكن للضوء الأول الذي يغمر الكون أن يساعد في كشف تاريخ الكون. إليك الطريقة.
وهذا يعني أنه يتعين علينا الاعتماد على الإحصاءات لفهم CMB. لا يمكننا أن نقول ما هي البقع التي ستظهر؛ يمكننا فقط استخدام الفيزياء لفهم متوسط حجم البقع ومدى سخونتها أو برودتها في المتوسط.
البقعة الباردة
كل شيء تقريبًا مع CMB جيد ورائع. نحن نفهم من أين تأتي البقع، وعلى مر العقود، قمنا ببناء تلسكوبات ومعدات محسنة بشكل متزايد الأقمار الصناعية للحصول على نظرة أفضل. في الواقع، يعد اكتشاف وقياس الإشعاعات الخلفية الكونية الميكروية (CMB) أحد أكبر قصص النجاح في العلوم.
ثم هناك النقطة الباردة.
يوجد الآن الكثير من النقاط الباردة في CMB. ولكن هناك واحد – ال بقعة باردة – التي تبرز. حتى أنها تبرز بصريا. إذا نظرت إلى خريطة CMB – حيث يتم ضغط السماء بأكملها إلى شكل بيضاوي غريب وغامض – فهي في الأسفل وإلى اليمين قليلاً. في السماء، إنه في اتجاه كوكبة أريدانوس.
البقعة الباردة باردة بشكل غريب. اعتمادًا على كيفية تحديد حافة البقعة، فهي أبرد من المتوسط بحوالي 70 ميكروكلفن، مقارنة بمتوسط البقعة الباردة العادية التي تكون أبرد من المتوسط بمقدار 18 ميكروكلفن فقط. وفي أعمق أجزائه، يكون أبرد بمقدار 140 ميلي كلفن من المتوسط.
كما أنها كبيرة أيضًا – يبلغ عرضها حوالي 5 درجات، وهو ما لا يبدو كثيرًا، ولكن هذا حوالي 10 درجات اكتمال القمر اصطف جنبا إلى جنب. متوسط البقعة على CMB أقل من درجة واحدة. لذا فهو ليس باردًا بشكل غريب فحسب، بل أيضًا كبير بشكل غريب.
الآن هذا هو المكان الذي تصبح فيه الأمور صعبة. من السهل رؤية البقعة الباردة. اكتشفه علماء الفلك لأول مرة ناسامسبار ويلكنسون لتباين الموجات الميكروية في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، و وكالة الفضاء الأوروبيةوأكد القمر الصناعي بلانك وجود البقعة الباردة. لذا، لم يكن الأمر مجرد صدفة للأداة، أو خطأ في القياس، أو بعض التداخلات الفضائية الغريبة – إنه شيء حقيقي.
وهذا يقودنا إلى سؤال آخر: هل نهتم؟
لا يمكننا أن نقول على وجه اليقين ما هي البقع التي ستظهر على CMB وأين ستظهر؛ نحن نحصل فقط على معلومات إحصائية. لقد كان هناك الكثير من الجدل حول هذا الأمر، لكن الإجماع العام هو أنه نعم، لا ينبغي لنا أن نتوقع بشكل معقول أن تكون البقعة الباردة كبيرة جدًا وباردة جدًا من قبيل الصدفة العشوائية، وذلك بناءً على فهمنا للفيزياء من الكون السابق، فهو مجرد وسيلة خارجة عن الخط.
نعم، يجب أن تظهر البقع الكبيرة والباردة بشكل عشوائي في بعض الأحيان، ولكن فرصنا في رؤية واحدة فقط من خلال الصدفة العشوائية البحتة أقل من 1٪ (وقد تكون أقل بكثير، اعتمادًا على من تسأل). لذلك، على الرغم من أننا يمكن أن نقول إننا لم نكن محظوظين للغاية وحصلنا على نقطة باردة، إلا أنه من النادر أن يتطلب المزيد من الاهتمام.
لذا فهو ليس خطأ في القياس، وربما ليس مجرد مصادفة عشوائية. إذا ما هو؟
النقاش الساخن
التفسير المفضل للطبيعة الغريبة للبقعة الباردة هو أنها ناتجة عن فراغ كوني ضخم يقع بيننا وبين CMB في هذا الاتجاه. الفراغات الكونية عبارة عن بقع كبيرة من لا شيء تقريبًا. لكن على الرغم من هذا العدم، فإنها تؤثر على ضوء CMB، وذلك لأن الفراغات تتطور.
عندما يدخل الضوء الصادر عن الإشعاع CMB إلى الفراغ لأول مرة، فإنه يكتسب القليل من الطاقة أثناء انتقاله من بيئة عالية الكثافة إلى بيئة منخفضة الكثافة. في الكون الساكن تمامًا، سيفقد الضوء كمية مكافئة من الطاقة عندما يخرج من الجانب الآخر. ولكن نظرًا لأن الفراغات تتغير، فعندما يدخل الضوء لأول مرة، قد يكون الفراغ صغيرًا وضحلًا نسبيًا، وبواسطة وقت يرحل، الفراغ كبير وعميق.
يؤدي هذا إلى فقدان إجمالي للطاقة الناتجة عن ضوء CMB الذي يعبر الفراغ، وهي عملية تُعرف باسم تأثير ساكس-وولف المتكامل.
لذلك من المحتمل أن يفسر الفراغ العملاق البقعة الباردة، ولكن هناك مشكلة واحدة: نحن لسنا متأكدين مما إذا كان هناك بالفعل فراغ عملاق في هذا الاتجاه. لدينا خرائط ومسوحات للمجرات في ذلك الجزء من السماء، لكنها كلها غير مكتملة بطريقة ما؛ إما أنها لا تلتقط كل المجرة، أو أنها لا تغطي كامل حجم الفراغ المفترض. لذلك، كان لهذا أيضًا تقلبات كبيرة في الأدبيات، حيث ادعت بعض المجموعات تحديد الفراغ الفائق بينما قال آخرون إنه لا يوجد شيء مميز هناك.
بالإضافة إلى ذلك، حتى لو كان هناك فراغ كبير في هذا الاتجاه، فليس من الواضح أنه سيعطي تأثيرًا قويًا بما يكفي لإنشاء البقعة الباردة التي نراها.
يترك هذا الغموض مجالًا لبعض المقترحات غير التقليدية، مثل فكرة أن البقعة الباردة هي نقطة تقاطع متبقية بين كوننا وكون مجاور. ولكن حتى هذه الفرضية تفشل في تفسير جميع خصائص البقعة الباردة.
قصص ذات الصلة:
– “تذبذبات” موجات الطاقة فوق الأرض يمكن أن تحمل تاريخ الكون
– استمع إلى الفراغ: لماذا لدى العدم الكوني الكثير ليقوله؟
—تاريخ الكون: الانفجار الكبير حتى الآن في 10 خطوات سهلة
هل البقعة الباردة تبطل الانفجار العظيم؟ بالطبع لا. هل يستحق النظر فيه؟ بكل تأكيد. هل سنكتشف بشكل قاطع ما هو؟ ربما لا.
هذه هي الطريقة العلم. إنها ليست مثالية أبدًا، وهناك دائمًا شوكة صغيرة في جانب بعض النظريات. في بعض الأحيان، تزدهر تلك الأشواك لتكشف عن أنواع جديدة من المعارف التقليدية، وأحيانًا تذبل تلك الأشواك عندما يتخلص منها العلماء ببطء، وأحيانًا تجلس هناك، دون أن يتم حلها بشكل كامل، أو الإجابة عليها بشكل كامل، ولكنها لا ترتفع أبدًا إلى مستوى الحاجة إلى المزيد انتباه.
وفي كلتا الحالتين على ما يرام بالنسبة لي. لماذا؟ لأنه لا يوجد شيء كامل في هذا الكون، ولا حتى أوصافنا له.