مصفوفة العدسة ترصد الأجرام الخافتة التي لم ترصدها التلسكوبات العملاقة

بقلم:    غوفيرت شيلينغ

ترجمة: مي بورسلي

لتحسين اختراع هولندي، فقد استخدم غاليليو غاليلي Galileo Galilei في عام 1609 عدسات زجاجية لصنع أول تلسكوب قادر على دراسة سماء الليل. ولكن بعد وقت قصير من صنع إسحق نيوتن Isaac Newton أول تلسكوب عاكسtelescope  Reflecting في وقت لاحق من القرن السابع عشر، سيطرت المرايا على التلسكوبات: أما اليوم؛ فتهيمن على علم الفلك التلسكوباتُ ذات المرايا العملاقة التي يصل عرضها إلى عشرة أمتار.

 وبهذا نعود إلى طريقة غاليليو مع التلسكوب دراغونفلاي Dragonfly، وهو تلسكوب في نيو مكسيكو يتألف من مصفوفتي عين الذبابة Fly-eys المكونة من 24 عدسة كانون مقربة Two fly-eye arrays of 24 Canon telephoto lenses. وفي شهر مارس 2021 أعلن فريق التلسكوب دراغونفلاي أنه سيضيف 120 عدسة أخرى في عملية ترقية تبلغ تكلفتها 3.65 مليون دولار، مما سيجعله أكبر تلسكوب قائم على العدسة Lense-based Telescope في العالم من حيث قوة تجميع الضوء Light-gathering. ومع مجال رؤية أكبر بكثير من تلسكوب عاكس مكافئ، إذ يَعِدُ التلسكوب دراغونفلاي برصد التوهج الخافت لسحب الغاز الهائلة المتشابكة التي تحمل أدلة على المادة المعتمة غير المرئية في الكون. وتقول ديبورا لوخورست Deborah Lokhorst، عضو الفريق من جامعة تورنتو University of Toronto (اختصارا: الجامعة UT): “سيقدم التلسكوب دراغونفلاي رؤيةً جديدة تمامًا للكون”.

تتفوق مرايا التلسكوب الكبيرة في جمع الفوتونات من الكون البعيد وتكبير أجرام معينة بدقة حادة. ولكن لها مجالات رؤية Fields of view صغيرة، ويمكن لضوء النجوم المتناثر من الانعكاسات الداخلية أن يغمر الإشارات الخافتة من البنى الممتدة مثل السدم Nebulae الضبابية.

وقبل عقد من الزمن، أدرك الاختصاصيان بعلم الفلك روبرتو أبراهام Roberto Abraham، من الجامعة UT، وبيتر فان دوكوم Pieter van Dokkum، من جامعة ييل Yale University، أن مصفوفة من العشرات من العدسات المقربة التجارية يمكن أن تجمع قدرًا كبيرًا من الضوء – تماما مثل تلسكوب طوله متر واحد – مع الحفاظ على مجالات الرؤية الواسعة للعدسات. وإضافة إلى ذلك، فقد كانت شركة كانون Canon قد أنتجت للتو عدسة بعرض 14 سم مع طلاء خاص Spherical coating لتقليل الضوء المتشتت Scattered light. من خلال توجيه جميع العدسات الـ 48 على الجزء نفسه من السماء وتكديس تعريضاتها Stacking exposures، فقد تمكن أبراهام وفان دوكوم وزملاؤهما من العثور على أجرام باهتة كانت مختبئة في مرأى من الجميع. ويقول جوب شايي Joop Schaye، الاختصاصي بعلم الفلك من مرصد لايدن Leiden Observatory: “التلسكوب دراغونفلاي مشروع مثير للاهتمام جدًا…لطالما كان الكون منخفض السطوع السطحي Low–surface-brightness universe مهملاً”.

حتى الآن، اشتهر التلسكوب دراغونفلاي أساسا لاكتشافه العديد من المجرات فائقة التشتت Ultradiffuse galaxies (اختصارا: المجرات UDG)، بعضها بحجم مجرة درب التبانة Milky Way، ولكن بالكاد تحتوي على نجومٍ. وفي عام 2016 اكتشف الفريقُ مجرةً تدور أسرع بكثير مما ينبغي، بالنظر إلى قلة النجوم الموجودة التي تربط أطراف المجرة ببعضها البعض بالجاذبية. ويشير ذلك إلى أن 98% من كتلة هذه المجرة يجب أن تكون من المادة المعتمة Dark matter، وهي المادة الغامضة التي تشكل، في المتوسط، نحو 85% من إجمالي الكتلة الجاذبة  Gravitating mass في الكون.

ففي عام 2018 اكتشف فريق تلسكوب دراغونفلاي عكس المجرة سريعة الدوران: مجرة تدور ببطء شديد بحيث لا تكاد تحتوي على أي مادة معتمة على الإطلاق. ويقول رينير بيليتير Reynier Peletier، الاختصاصي بعلم الفلك من جامعة غرونينغن University of Groningen، الذي يبحث عن أجرام مماثلة باستخدام تلسكوب المسح الأوروبي الكبير جدا European VLT Survey Telescope (اختصارا: التلسكوب VLT) في تشيلي: “المجرات UDG هي مجرات مثيرة جدًا للاهتمام… بطريقة أو بأخرى، قد يكون لديها مفتاح لغز المادة المعتمة”. في الواقع، كما يقول فان دوكوم، فإن المجرات المتناقضة التي اكتشفها التلسكوب دراغونفلاي تطرح بالفعل مشكلات أمام النظريات التي تحاول تفسير المادة المعتمة من خلال تعديل قوانين الجاذبية.

ومن المفترض أن تسمح العدسات الجديدة التي ستضاف في الأشهر الـ 18 المقبلة لفريق التلسكوب دراغونفلاي بالسعي وراء هدف جديد: سحبٌ باهتةٌ من الغاز المحيط بالمجرات. فهذه الغيوم هي نهايات كثيفة من الذؤابات الغازية  Gaseous filaments التي تربط المجرات البعيدة في شبكة كونية Cosmic web، والتي يعتقد أنها تلتحم حول مناطق غنية بالمادة المعتمة. وستبثّ الفلاتر (المُرشِّحات) المركَّبة على العدسات الجديدة الضوءَ الأحمر الضعيف للهيدروجين المتوهج أو التوهج الأخضر للأكسجين المتأين لجعل هذه الخصلات من الغازات الساخنة والضعيفة تبرز بوضوح أكثر.

إذ يؤدي توسع الكون إلى تمدد الضوء الصادر من الأجرام الكونية إلى أطوال موجية أطول، اعتمادًا على بعدها. وللسماح بمرور هذا الضوء “المنزاح إلى الأحمر” Redshifted، يمكن إمالة فلاتر التلسكوب دراغونفلاي بدرجات مختلفة. وتؤدي زيادة طول مسار الضوء عبر الزجاج أيضًا إلى زيادة الطول الموجي الذي تبثّه الفلاتر – وهي خدعة ستعمل على توسيع مدى وصد الجهاز لسحب الغاز التي تبعد نحو 100 مليون سنة ضوئية.

والرصد سيساعد الفريق على معرفة الكيفية التي يتدفق بها الغاز إلى المجرات لتكوين نجوم جديدة، وكيف تنفث الانفجارات النجمية Stellar explosion الغاز إلى الفضاء. وسوف يساعد الرصد أيضًا على توجيه الجهود المبذولة لنمذجة Model خصائص المادة المعتمة – الشبكة الكونية المليئة بالمادة المعتمة وكيف تشكلت المجرات داخلها.

ولرسم خريطة للذؤابات الأكثر خفوتًا للشبكة الكونية التي تقع بعيدًا عن المجرات، يحلم أبراهام بتوسيع التلسكوب دراغونفلاي إلى مصفوفة مكونة من ألفي عدسة، مما يمنحها قوة جمع الضوء مماثلة لتلسكوب يبلغ طوله 6 أمتار. ويقول أبراهام: “هذا ليس جنونًا… قد يكون التلسكوب دراغونفلاي هو المثال الأول لفئة جديدة تمامًا من التلسكوبات البصرية Optical telescope”

نبذة عن الكاتب:

غوفيرت شيلينغ Govert Schilling صحافي في علم الفلك في مدينة أمرسفورت Amersfoort بهولندا.

©2021, American Association for the Advancement of Science. All rights reserved