يطور فلكيون بريطانيون من جامعة كامبريدج مفهوماً جديداً لتلسكوب مداري يعتمد على قمر صناعي مصغر يمكن وضعه في مدار حول القمر، بهدف رصد إشارات تعود إلى واحدة من أكثر المراحل غموضاً في تاريخ الكون، عندما بدأت أولى النجوم والمجرات في الظهور.
ويُنتظر أن يتيح المشروع، المعروف باسم "كوسموكيوب" (CosmoCube)، دراسة الموجات الراديوية الصادرة عن الهيدروجين في الكون المبكر، بما يساعد العلماء على فهم تطور الكون ودور المادة المظلمة في تشكل أولى النجوم والمجرات.
تلسكوب قمري لدراسة الكون المبكر
يركز المشروع على رصد الإشعاع الصادر عن ذرات الهيدروجين خلال الفترة التي أعقبت الانفجار العظيم، وقبل ظهور النجوم والمجرات الأولى.
وقال البروفيسور إلوي دي ليرا-آثيدو من جامعة كامبريدج إن دراسة خصائص هذه الموجات الراديوية يمكن أن تساعد في فهم الدور الذي أدته المادة المظلمة في الكون المبكر، وكيف أثرت في عملية تشكل أولى النجوم.
ما هي العصور المظلمة في الكون؟
يهتم علماء الفلك، منذ عقود، بدراسة ما يعرف بـ"العصور المظلمة"، وهي مرحلة غامضة من تاريخ الكون بدأت بعد نحو 400 ألف عام من الانفجار العظيم، واستمرت حتى ظهور النجوم والمجرات الأولى بعد نحو 300 إلى 400 مليون عام.
وخلال تلك الفترة، كان الكون مليئاً بسحب من الهيدروجين المحايد، ما جعله غير شفاف لمعظم أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي، الأمر الذي جعل دراسة هذه المرحلة تحدياً كبيراً أمام علماء الفلك.
موجات راديوية تكشف أسرار الكون
كانت سحب الهيدروجين في الكون المبكر تبعث موجات راديوية بطول موجي يبلغ نحو 21 سنتيمتراً، ما يجعلها من الناحية النظرية مصدراً مهماً للمعلومات حول تلك الحقبة.
لكن رصد هذه الإشارات الضعيفة للغاية على الأرض يواجه عقبات كبيرة، أبرزها صعوبة فصل الإشارة القادمة من الكون المبكر عن الإشعاعات الراديوية الصادرة عن مجرتنا، إضافة إلى التداخل الناتج عن الإشارات التي تبثها الأنشطة البشرية.
لماذا يوضع التلسكوب في مدار القمر؟
اقترح فلكيون بريطانيون وأمريكيون وضع القمر الصناعي المصغر "كوسموكيوب" في مدار حول القمر، والاستفادة من وجوده في الجانب الواقع ضمن ظل القمر.
ويتيح هذا الموقع حماية الأجهزة من قدر كبير من التشويش الراديوي القادم من الأرض، ما يمنح التلسكوب فرصة أفضل لالتقاط الإشارات الضعيفة التي خلفها الكون المبكر.
"كوسموكيوب" قمر صناعي بحجم صغير ومهمة كبيرة
من المخطط أن يكون "كوسموكيوب" من نوع CubeSat، وألا يتجاوز وزنه 13.5 كيلوغرام، مع إمكانية إطلاقه إلى مدار القمر خلال الأعوام الخمسة المقبلة وفق الخطط الحالية.
وبمجرد وصوله إلى المدار، سينشر القمر الصناعي هوائياً راديوياً كبيراً وخفيف الوزن، مصمماً على هيئة تشبه الفراشة، ويبلغ طوله عدة أمتار.
وسيتيح الهوائي للأجهزة العلمية الموجودة على متن القمر الصناعي التقاط الموجات الراديوية التي تتراوح تردداتها بين 10 و50 ميغاهرتز أثناء وجوده في ظل القمر، قبل تحليل البيانات وإرسالها إلى الأرض.
التلسكوب قد يرصد الكون بعد 3.3 مليون سنة من الانفجار العظيم
تشير تقديرات علماء الفلك إلى أن "كوسموكيوب" سيكون قادراً، خلال عامين من العمل في مدار القمر، على التقاط إشارات راديوية تعود إلى فترة كان عمر الكون خلالها نحو 3.3 مليون سنة فقط بعد الانفجار العظيم.
ومن شأن هذه القدرة أن تفتح نافذة جديدة على المراحل الأولى لتطور الكون، بدءاً من بدايات "العصور المظلمة" وصولاً إلى الفترة التي شهدت تشكل النجوم الأولى.
ولا تقتصر أهمية المشروع على دراسة تاريخ الكون فحسب، إذ يأمل الباحثون في استخدام البيانات لفهم تأثير المادة المظلمة، وهي مادة غير مرئية لا تصدر الضوء، في توزيع المادة وتطور البنية الكونية.
ويمكن أن تساعد دراسة الإشارات القادمة من الهيدروجين المبكر العلماء على تتبع كيفية تطور الكون وفهم الظروف التي سبقت ظهور أولى النجوم والمجرات، بما يوفر معلومات جديدة عن واحدة من أكثر المراحل غموضاً في تاريخ الكون.
