يقوم التلسكوب الفضائي بمسح الكون بأسره لفهم المادة المظلمة والطاقة المظلمة

شهد نهاية هذا الأسبوع إطلاق مهمة إقليدس التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA): تلسكوب فضائي يهدف إلى الكشف عن ألغاز المادة المظلمة والطاقة المظلمة. حملت المركبة الفضائية 2.2 طن مع تلسكوبها البالغ طوله 1.2 مترًا إلى الفضاء بواسطة صاروخ سبيس إكس فالكون 9 وهي الآن في طريقها إلى مدارها حول الشمس.

كان من المقرر إطلاق المهمة في الأصل باستخدام صاروخ سويوز الروسي من ميناء الفضاء الأوروبي في غيانا الفرنسية ، ولكن بعد الغزو الروسي لأوكرانيا ، توقف التعاون بين وكالة الفضاء الأوروبية وروسيا. لذا بدلاً من ذلك ، أطلق التلسكوب من محطة كيب كانافيرال للقوة الفضائية في فلوريدا ، وانطلق في الساعة 12:11 صباحًا بالتوقيت الشرقي يوم السبت الأول من يوليو.

يتجه التلسكوب إلى مدار يسمى L2 ، نقطة لاغرانج الثانية ، وهو نفس المدار الذي يستخدمه تلسكوب جيمس ويب الفضائي والتلسكوبات الفضائية الأخرى. يوفر هذا المدار استقرارًا عاليًا وهو أمر مهم بشكل خاص لمهمة مثل إقليدس التي تهدف إلى جمع ملاحظات مفصلة للغاية للكون.

يجب أن يصل إقليدس إلى المستوى الثاني في غضون أربعة أسابيع ، ثم يجري الاستعدادات لمدة شهرين قبل بدء الملاحظات العلمية في بداية شهر أكتوبر تقريبًا.

سيجري إقليدس مسوحات واسعة وعميقة للكون ، ويجمع الصور معًا لإنشاء خريطة للكون للمساعدة في التعرف على مفهومين غامضين: المادة المظلمة ، التي تشكل حوالي 27 بالمائة من كل شيء موجود ، والطاقة المظلمة ، والتي تمثل لحوالي 68 بالمائة من الكون. كل ذرة وجزيء وقطعة من المادة التي يمكننا ملاحظتها تشكل نسبة الـ 5 في المائة المتبقية الصغيرة والمعروفة بالمادة العادية أو الباريونية.

نحن نعلم أن المادة المظلمة والطاقة المظلمة يجب أن توجد بسبب حركات المجرات والطريقة التي يتمدد بها الكون. ومع ذلك ، من الصعب للغاية دراستها لأن المادة المظلمة لا تتفاعل مع الضوء والطاقة المظلمة هي شكل غير معروف من أشكال الطاقة. لذا للعثور على دليل عليها ، نحتاج إلى النظر على نطاق واسع جدًا.

أوضح جوزيبي راكا ، مدير مشروع إقليدس في وكالة الفضاء الأوروبية في إيجاز صحفي: “إذا كنت ترغب في القيام بعلم الكونيات ومراقبة الكون ككل ، فأنت بحاجة إلى إجراء مسح كبير”. “وقد صمم إقليدس خصيصًا بتلسكوب واسع الزاوية لتغطية معظم الكون الذي يمكن ملاحظته في وقت قصير جدًا.”

سيقوم تلسكوب إقليدس بمسح 36 في المائة من السماء خلال مهمته التي ست سنوات ، ولرصد منطقة ذات مساحة كبيرة للتلسكوب لديها مجال رؤية واسع للغاية. يشير هذا إلى مقدار السماء الذي يمكن ملاحظته من خلال التلسكوب ، وفي حالة إقليدس يكون مجال الرؤية 2.5 ضعف حجم القمر.

قارن ذلك ، على سبيل المثال ، بتلسكوب هابل الفضائي ، الذي له مجال رؤية لا يزيد عن 1/12 من حجم القمر. يمكن لتلسكوب هابل تصوير أشياء مثل المجرات أو السدم بتفاصيل كبيرة ، لكن الأمر سيستغرق حوالي 1000 عام لمسح منطقة مماثلة من السماء لإقليدس.

وإذا كنت تتساءل عن سبب قيام إقليدس بمسح ما يزيد قليلاً عن ثلث السماء ، فذلك لأنه من المستحيل رؤية المجرات البعيدة في مناطق أخرى من السماء ، لأن هذه الأجسام البعيدة محجوبة بواسطة النجوم الأقرب والغبار داخل أجسامنا. المجرة.

سيكون لدى إقليدس أداتان: أداة VISible أو VIS ، التي تعمل في الطول الموجي للضوء المرئي ، ومطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة ومقياس الضوء أو NISP ، الذي يعمل في الأشعة تحت الحمراء القريبة. إن تغطية هذين الطولين الموجيين يسمح للباحثين برؤية المجرات التي انزياح نحو الأحمر ، مما يعني أنه نظرًا لأنها تبتعد عنا ، فإن الضوء القادم منها يتجه نحو النهاية الحمراء للطيف.

من خلال الجمع بين الملاحظات من كلا الجهازين ، يمكن استخدام ملاحظات إقليدس لإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد توضح توزيع المادة المرئية في الكون.

لكن المادة المظلمة غير مرئية – ولهذا السبب يصعب دراستها. لا يمكن ملاحظتها مباشرة ، ولكن يمكن الاستدلال على وجودها من خلال النظر في توزيع المادة التي يمكننا رؤيتها.

أوضح رينيه لوريج ، عالم مشروع إقليدس: “تكشف الطاقة المظلمة والمادة المظلمة عن نفسها من خلال التغييرات الدقيقة للغاية التي تحدثها في مظهر الأشياء في الكون المرئي”.

الطريقتان الرئيسيتان لدراسة الطاقة المظلمة والمادة المظلمة التي يستخدمها إقليدس هما العدسة الضعيفة وتكتل المجرات. يتيح استخدام طريقتين لفحص نفس الشيء للباحثين التحقق من نتائجهم مقابل بعضها البعض ، ونأمل أن يؤدي ذلك إلى نتائج أكثر دقة.

عدسة الجاذبية هي تأثير تؤدي فيه جاذبية الأجسام الكبيرة جدًا مثل المجرات أو مجموعات المجرات إلى تشوه الزمكان ، وتعمل مثل العدسة المكبرة وتغير الضوء القادم من الأجسام البعيدة خلف الجسم الأمامي.

من خلال رؤية مدى قوة تأثير العدسة هذا ، يمكن للعلماء حساب كتلة الجسم الأمامي – ويمكنهم مقارنة هذه الكتلة المحسوبة بكتلة المادة المرئية في المجرة الأمامية. إذا كان هناك فرق كبير بين الكتل المحسوبة والكتلة المرصودة ، فهذا يشير إلى وجود كميات كبيرة من المادة المظلمة في المقدمة.

يشير التأثير الآخر ، وهو تجمع المجرات ، إلى كيفية توزيع المجرات في ثلاثة أبعاد عبر الكون. مع توسع الكون ، تبتعد المجرات عنا ، مما يؤدي إلى انزياح أحمر. يمكن للعلماء مقارنة المسافة الفعلية إلى مجرة ​​بانزياحها الأحمر باستخدام ظاهرة تسمى اهتزازات الباريون الصوتية ، ويمكن أن يوضح هذا مدى سرعة تمدد الكون – والتي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالطاقة المظلمة.

مجتمعة ، يجب أن تساعد هذه الأساليب علماء الكونيات على تعلم المزيد عن المادة المظلمة والطاقة المظلمة أكثر من أي وقت مضى. لجمع البيانات ، سيأخذ إقليدس حوالي مليون صورة من 12 مليار كائن خلال مهمته. يجب أن يجعلنا ذلك نقترب خطوة واحدة من القدرة على اكتشاف ودراسة هذه الظواهر المراوغة ، وفهم تكوين الكون من حولنا.

قال لوريجس: “إنه أكثر من مجرد تلسكوب فضائي ، إنه حقًا كاشف للطاقة المظلمة.”