قبل مائة عام ، وسع عالم الفلك إدوين هابل بشكل كبير حجم الكون المعروف. في اجتماع للجمعية الفلكية الأمريكية في يناير 1925 ، ذكرت ورقة قرأها أحد زملائه نيابة عن ذلك أن سديم أندروميدا ، الذي يطلق عليه أيضًا M31 ، كان على بعد مليون سنة ضوئية تقريبًا – عن بُعد جدًا ليكون جزءًا من درب التبانة طريق.
فتح عمل هابل الباب أمام دراسة الكون وراء مجرتنا. في القرن منذ أعمال هابل الرائدة ، تعلم علماء الفلك مثلي أن الكون واسع ويحتوي على تريليونات من المجرات.
طبيعة السديم
في عام 1610 ، استخدم عالم الفلك جاليليو غاليلي التلسكوب الذي تم اختراعه حديثًا لإظهار أن درب التبانة كانت تتألف من عدد كبير من النجوم الخافتة. على مدار الـ 300 عام القادمة ، افترض علماء الفلك أن الطريق اللبني كان الكون بأكمله.
بينما قام علماء الفلك بمسح سماء الليل بتلسكوبات أكبر ، كانت مفتونًا ببقع غامضة من الضوء تسمى السديم. قرب نهاية القرن الثامن عشر ، استخدم عالم الفلك ويليام هيرشل تعداد النجوم لرسم خريطة درب التبانة. قام بفهرسة ألف سديم جديد ومجموعات من النجوم. كان يعتقد أن السدم كانت أشياء داخل درب التبانة.
أنتج تشارلز ميسييه أيضًا كتالوجًا يضم أكثر من 100 سديم بارز في عام 1781. كان Messier مهتمًا بالمذنبات ، لذلك كانت قائمته مجموعة من الأشياء الغامضة التي قد تكون خاطئة بالنسبة للمذنبات. كان يعتزم أن يتجنبهم الصيادون المذنبون لأنهم لم يتحركوا عبر السماء.
مع تراكم المزيد من البيانات ، بدأ علماء الفلك في القرن التاسع عشر يرون أن السدم كانت حقيبة مختلطة. كانت بعضها مناطق غازية تشكل النجوم ، مثل سديم أوريون ، أو M42-الكائن 42 في كتالوج Messier-بينما كانت أخرى مجموعات النجوم مثل Pleiades ، أو M45.
فئة ثالثة – سديم مع بنية حلزونية – وخاصة علماء الفلك المفاجئين. كان سديم أندروميدا ، M31 ، مثالاً بارزاً. إنه مرئي للعين المجردة من موقع مظلم.
تكهن علماء الفلك بقدر ما يعود إلى منتصف القرن الثامن عشر بأن بعض السدم قد تكون أنظمة نائية من النجوم أو “أكوان الجزر” ، ولكن لم تكن هناك بيانات لدعم هذه الفرضية. أشارت أكوان الجزيرة إلى فكرة أنه يمكن أن يكون هناك أنظمة نجمية هائلة خارج درب التبانة – لكن علماء الفلك الآن يطلقون على مجرات الأنظمة هذه.
في عام 1920 ، أجرى علماء الفلك هارلو شابلي وهيبر كورتيس نقاشًا كبيرًا. جادل شابلي بأن السدم الحلزوني كان صغيرًا وفي الطريق اللبني ، في حين اتخذ كورتيس وضعًا أكثر تطرفًا بأنهم كانوا مجرات مستقلة ، كبيرة للغاية وبعيدة.
في ذلك الوقت ، كان النقاش غير حاسم. يعرف علماء الفلك الآن أن المجرات هي أنظمة معزولة للنجوم ، أصغر بكثير من المسافة بينهما.
هابل يجعل بصمته
كان إدوين هابل شابًا وطموحًا. في سن 30 ، وصل إلى مرصد جبل ويلسون في جنوب كاليفورنيا في الوقت المناسب لاستخدام التلسكوب الجديد 100 بوصة ، في ذلك الوقت الأكبر في العالم.
بدأ في أخذ لوحات فوتوغرافية من السديم الحلزوني. سجلت هذه الأطباق الزجاجية صورًا لسماء الليل باستخدام مستحلب حساس للضوء يغطي سطحها. يتيح حجم التلسكوب أن يصنع صورًا لأشياء باهتة للغاية ، وسمحت المرآة عالية الجودة به بتمييز النجوم الفردية في بعض السدم.
تقدير المسافات في علم الفلك أمر صعب. فكر في مدى صعوبة تقدير مسافة شخص ما يشير إلى مصباح يدوي عليك في ليلة مظلمة. تأتي المجرات في مجموعة واسعة جدًا من الأحجام والكتل. إن قياس سطوع المجرة أو حجمه الظاهر ليس دليلًا جيدًا على مسافة بعيدة.
استفاد Hubble من اكتشاف قام به هنريتا سوان ليفيت قبل 10 سنوات. عملت في مرصد كلية هارفارد كـ “كمبيوتر بشري” ، حيث تقيس بشكل شاق مواقع وسطوع الآلاف من النجوم على لوحات التصوير الفوتوغرافي.
كانت مهتمة بشكل خاص بمتغيرات cepheid ، التي هي نجوم ينبض بسطوعها بانتظام ، بحيث يصبحون أكثر إشراقًا ويخفون مع فترة معينة. وجدت علاقة بين فترة التباين ، أو النبض ، وسطوعها الجوهري أو اللمعان.
بمجرد قياس فترة cepheid ، يمكنك حساب المسافة من مدى ظهورها باستخدام قانون مربع عكسي. كلما كان النجم أكثر بعيدة ، كلما ظهرت.
عملت هابل بجد ، مع التقاط صور لسدم حلزوني كل ليلة صافية وتبحث عن اختلافات في متغيرات cepheid. بحلول نهاية عام 1924 ، وجد 12 سيفات في M31. قام بحساب مسافة M31 على بعد 900000 سنة ضوئية ، على الرغم من أنه قلل من شأن مسافةها الحقيقية – حوالي 2.5 مليون سنة ضوئية – من خلال عدم إدراك وجود نوعين مختلفين من متغيرات cepheid.
تميزت قياساته نهاية النقاش العظيم حول حجم درب التبانة وطبيعة السديم. كتب هابل عن اكتشافه لهارلو شابلي ، الذي جادل بأن طريقة درب التبانة شملت الكون بأكمله.
“هنا هي الرسالة التي دمرت الكون” ، علق شابلي.
دائمًا ما يتوق إلى الدعاية ، تسرب هابل اكتشافه إلى صحيفة نيويورك تايمز قبل خمسة أسابيع من تقديم زميله في الاجتماع السنوي لعلماء الفلك في واشنطن العاصمة
عالم موسع من المجرات
لكن هابل لم ينته. كما أن اكتشافه الرئيسي الثاني حول فهم علماء الفلك للكون. وبينما قام بتفتيت الضوء من العشرات من المجرات إلى طيف ، سجل كمية الضوء في كل طول موجة ، لاحظ أن الضوء كان يتحول دائمًا إلى أطوال موجية أطول أو أكثر احمرارًا.
يمر الضوء من المجرة من خلال المنشور أو ينعكس على صريف الحيود في تلسكوب ، والذي يلتقط شدة الضوء من الأزرق إلى الأحمر.
يطلق علماء الفلك التحول إلى أطوال موجية أطول من الانزياح الأحمر.
يبدو أن هذه المجرات التي تم نقلها الأحمر كانت تتحرك جميعها بعيدًا عن درب التبانة.
أشارت نتائج هابل إلى أن المجرة كانت بعيدًا ، وكلما كانت أسرع من الأرض. حصل هابل على حصة الأسد من الفضل في هذا الاكتشاف ، لكن عالم الفلك المرصد لويل فيستو سيلر ، الذي لاحظ نفس الظاهرة لكنه لم ينشر بياناته ، كما توقع هذه النتيجة.
أشار هابل إلى المجرات التي لها سرعات للركود ، أو سرعات الابتعاد عن الأرض ، لكنه لم يكتشف أبدًا أنهم كانوا يبتعدون عن الأرض لأن الكون يزداد حجمًا.
قام عالم الكونيات البلجيكي والكاهن الكاثوليكي جورج ليميتر بهذا الارتباط من خلال إدراك أن نظرية النسبية العامة وصفت عالمًا متوسعًا. لقد أدرك أن التوسع في الفضاء بين المجرات يمكن أن يسبب الانزياحات الحمراء ، مما يجعل الأمر يبدو وكأنه يتحرك بعيدًا عن بعضهم البعض ومن الأرض.
كان Lemaitre أول من يجادل بأن التوسع يجب أن يكون قد بدأ أثناء الانفجار الكبير.
عينت ناسا مرصد الفضاء الرائد بعد هابل ، وقد تم استخدامها لدراسة المجرات لمدة 35 عامًا. يلاحظ علماء الفلك بشكل روتيني المجرات التي تمر بآلاف المرات أكثر صرامة وأكثر بعيدة من المجرات التي لوحظت في العشرينات من القرن العشرين. لقد دفع تلسكوب جيمس ويب للفضاء المظروف إلى أبعد من ذلك.
حامل الرقم القياسي الحالي هو مجرة مذهلة على بعد 34 مليار سنة ضوئية ، بعد 200 مليون سنة فقط من الانفجار الكبير ، عندما كان الكون أصغر 20 مرة مما هو عليه الآن. سوف يندهش إدوين هابل لرؤية مثل هذا التقدم.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: كريس إمبي ، جامعة أريزونا
اقرأ المزيد:
لا يعمل Chris Impey مع أو استشارة أو تملك الأسهم في أو تتلقى تمويلًا من أي شركة أو مؤسسة ستستفيد من هذه المقالة ، ولم يكشف عن أي انتماءات ذات صلة تتجاوز تعيينها الأكاديمي.