اسأل إيثان: هل يُثبت الإشعاع الكوني الخلفي فعلاً الانفجار العظيم؟

اسأل إيثان: هل يُثبت الإشعاع الكوني الخلفي فعلاً الانفجار العظيم؟

هذه بداية مقال أطول.
المحتوى: “

اشترك في نشرة Starts With a Bang

سافر عبر الكون مع الدكتور إيثان سيجل بينما يجيب على أهم الأسئلة على الإطلاق

مهما كانت قوة الأدلة الداعمة لنظرية علمية، فسيكون هناك دائمًا من يخالفون الرأي ويشجعون على استكشاف البدائل. ولا يكون هذا بالضرورة من عناد، بل غالبًا ما يتم ذلك في محاولة لإخضاع حتى أكثر نظرياتنا دعمًا لفحص دقيق واختبارات أقوى. ومع ذلك، غالبًا ما يتعين على هذه المواقف المعارضة تجاهل قدر كبير من الأدلة لكي تبقى البدائل التي يفضلونها صامدة. كما قال عالم الكونيات مايك تيرنر ذات مرة وبشكل شهير: “لا يمكنك استدعاء جنية الأسنان إلا مرة واحدة”، وهذا يعني أنه قد يكون بإمكانك تبرير سيناريو بتعديل رئيسي واحد، ولكن بمجرد أن تبدأ في القيام بحركات بهلوانية متعددة للتغلب على جبل من الأدلة، تصبح فكرتك البديلة قضية خاسرة.

وبالرغم من هذه الفكرة، تحدى العديد – معظمهم من هواة نظرية المؤامرة ولكن بمن فيهم بعض العلماء الجادين – التفسير “الكوني” للخلفية الكونية الميكروية (CMB) المرصودة، ويعود ذلك إلى فريد هويل منذ حوالي 60 عاماً. هل نحن واثقون بنسبة 100% من أن CMB مؤهلة حقاً كدليل “قاطع” على الانفجار العظيم الساخن؟ هذا ما يريد توم تراسي معرفته، حيث يسأل:

“يُصر بعض منتقدي نظرية الانفجار العظيم على أن CMB – وهي إحدى أقوى الأدلة الرصدية على نظرية الانفجار العظيم – لا تنشأ من أصل كوني. كيف يثق معظم علماء الكونيات بأن CMB هي أداة دقيقة لدراسة الكون المبكر بدلاً من أن تكون نتيجة لظاهرة في المقدمة، كما يقترح هؤلاء النقاد؟”

أُجيب عادةً على سؤالٍ كهذا [[LINK25]]مرةً في السنة[[LINK26]]، لذا دعونا هذه المرة نتعمق أكثر وندرسه بعمق. وبحلول النهاية، سيفهم حتى أكثر المشككين عنادًا سبب كون الأصل الكوني لخلفية الموجات الكونية الميكروية متجاوزًا للشك المعقول تمامًا.

radiation wavelength expanding universe

مع تمدد نسيج الكون، تتمدد أطوال موجات أي إشعاع موجود أيضًا. وينطبق هذا على الموجات الجاذبية بنفس القدر الذي ينطبق على الموجات الكهرومغناطيسية؛ حيث يتمدد طول موجة أي شكل من أشكال الإشعاع (ويخسر الطاقة) مع تمدد الكون. ومع تمدد نسيج الكون، تتمدد أطوال موجات أي إشعاع موجود بنسبة مباشرة إلى “عامل التمدد”، أو مقدار تمدد الفضاء نفسه.

حقوق الصورة: E. Siegel/Beyond the Galaxy

تتمثل فكرة الانفجار العظيم في بساطة نسبية: أن الكون كان أصغر حجماً، وأكثر سخونةً، وكثافةً، وتجانساً في الماضي، وقد نما وتطور ليصبح على ما نراه اليوم لأنه تمدد، وبرّد، وتكتل جاذبيًا مع مرور الوقت. وقد توقع العلماء ذلك في وقت مبكر من عشرينيات القرن العشرين، عندما بدأ التنبؤ النظري ومجموعة من القياسات الرصدية في التوافق معًا.

  • أولاً، في عام 1922، استنتج العالم السوفيتي ألكسندر فريدمان مجموعة من المعادلات من نظرية أينشتاين العامة للنسبية تصف سلوك كون كان، في المتوسط، ممتلئًا بشكل موحد بنوع واحد أو أكثر من أنواع المادة و/أو الطاقة. وقد وجد أن مثل هذا الكون لا يمكن أن يظل ثابتًا وساكنًا، بل يجب أن يتمدد أو ينكمش.
  • ثم، بدءًا من عام 1923، بدأ إدوين هابل في قياس المسافات إلى الأجسام خارج المجرة. وبدمج ذلك مع الملاحظات السابقة لفستو سليفر – والتي قاست مقدار انزياح الضوء المنبعث من تلك الأجسام نحو الأحمر – أشارت هذه القياسات إلى أن كلما ابتعدت مجرة ما، زادت سرعتها الظاهرية في الابتعاد عنا.

تشير هاتان الحقيقتان، عند دمجهما، إلى أن الكون يتمدد، وأن معدل التمدد يمكن قياسه حتى من خلال رسم بياني يوضح العلاقة بين المسافة والانزياح الأحمر للمجرات التي تقع خارج مجرة درب التبانة.

hubble plot expanding universe

بيان إدوين هابل الأصلي لمسافات المجرات، من عام 1929، مقابل الانزياح الأحمر (يسارًا)، والذي يُثبت توسع الكون، مقابل نظير أكثر حداثة من حوالي 70 عامًا بعد ذلك (يمينًا). تُستخدم العديد من الفئات المختلفة من الأجسام والقياسات لتحديد العلاقة بين المسافة إلى جسم ما وسرعة تراجعه الظاهرية التي نستنتجها من الانزياح الأحمر النسبي لضوئه بالنسبة إلينا. وكما ترون، من الكون القريب جدًا (أسفل اليسار) إلى المواقع البعيدة على مسافة تزيد عن مليار سنة ضوئية (أعلى اليمين)، تستمر هذه العلاقة المتسقة للغاية بين الانزياح الأحمر والمسافة في الصمود. وقد صاغ إصدارات سابقة من رسم هابل جورج لوميتر (1927) وهوارد روبرتسون (1928)، باستخدام بيانات هابل الأولية.

حقوق النشر: E. Hubble; R. Kirshner, PNAS, 2004

كان جورج لومتر أول من وضع هذا معًا، وقد فعل ذلك في عام 1927. لم يُعجب أينشتاين بذلك، وكتب إلى لومتر: “Vos calculs sont corrects, mais votre physique est abominable،” والتي تعني “حساباتك صحيحة، لكن فيزياؤك مُريعة!” ومع ذلك، سرعان ما توصل آخرون إلى نفس النتيجة. فقد استنتج هوارد روبرتسون الكون المتمدد في عام 1928، ثم نشر هابل عمله الرئيسي في عام 1929. وبحلول ثلاثينيات القرن العشرين، أصبح الكون المتمدد أمرًا لا يمكن إنكاره، حيث ثبت أن جميع البدائل الأخرى — بما في ذلك نظريات الضوء المتعب، وانزياح دوبلر النسبي الخاص وحده، والكون الساكن الأبدي — غير متوافقة مع البيانات.

لكن هذا وحده لا يكفي لإثبات فكرة الانفجار الكبير؛ بل إنه يقبلها كمجرد احتمال. ولكي يصبح هذا الاحتمال النظرية الرائدة، يجب أن يُقدم تنبؤات ملموسة تختلف عن جميع بدائله، وعندئذٍ يتعين علينا الخروج وجمع الأدلة الحاسمة التي إما تؤكد وتُصدق تلك التنبؤات أو تُدحضها. وقد بُذلت أولى المحاولات الجادة في هذه التنبؤات في أربعينيات القرن العشرين من قِبل جورج غاموف، وهو نفسه طالب سابق لفريدمان، وزملاؤه. وتحديدًا، لقد درسوا ما ستحصل عليه لكونك إذا بدأت من حالة أولية ساخنة، وكثيفة، ومتجانسة، وسمحت بكل شيء بالتمدد والتبريد، وفقًا لقوانين الفيزياء، من تلك النقطة فصاعدًا.

space expanding

يشمل التاريخ البصري للكون المتمدد الحالة الساخنة والكثيفة المعروفة باسم الانفجار العظيم، ونمو وتكوين البنية لاحقًا. إن مجموعة البيانات الكاملة، بما في ذلك ملاحظات العناصر الخفيفة والخلفية الكونية الميكروية، لا تترك سوى الانفجار العظيم كتفسير صالح لكل ما نراه. ومع تمدد الكون، فإنه يبرد أيضًا، مما يسمح لتشكيل الأيونات، والذرات المتعادلة، والجزيئات في نهاية المطاف، وسحب الغاز، والنجوم، وأخيرًا المجرات.

حقوق النشر: وكالة ناسا/مركز مارشال لرحلات الفضاء/م. فايس

برزت ثلاثة عناصر رئيسية على النحو التالي:

  • في البداية، سيكون الكون شديد الحرارة والكثافة لدرجة أن النوى الذرية، المصنوعة من البروتونات والنيوترونات، لن تتمكن من التكون بشكل مستقر. ومع تبريد الكون بحيث يصبح أول نواة معقدة – الديوتيريوم – مستقرة ضد الانهيار، ستنشأ فترة مبكرة من توليد العناصر، مما يؤدي إلى تكوين نوى عناصر تتجاوز الهيدروجين حتى قبل تشكل أي نجوم. وبالتالي، فإن المادة “ما قبل النجمية” لن تكون نقية حقًا، بل ستتكون من نظائر الهيدروجين والهيليوم والليثيوم وما إلى ذلك.
  • ثم، ستبرد الظروف أكثر، وستتمكن هذه النوى الثقيلة أخيرًا من الارتباط بالإلكترونات دون أن تتأين مرة أخرى على الفور. وستتزامن هذه الحقبة، التي تمثل أول مرة تتشكل فيها الذرات المتعادلة بشكل مستقر في الكون، مع توقف الفوتونات (أو جسيمات الضوء) التي كانت جزءًا من البلازما البدائية عن التفاعل مع الجسيمات المشحونة الحرة الموجودة، حيث ستكون جميعها مرتبطة في ذرات متعادلة. ثم ستتدفق تلك الفوتونات بحرية: حيث تتحول إلى انزياح أحمر وتبرد بسبب توسع الكون، ولكن حيث يبقى وقتها كجزء من البلازما البدائية محفورًا عليها.
  • وأخيرًا، بمجرد تشكل الذرات المتعادلة وتوقف الإشعاع المتبقي عن التفاعل معها بأي شكلٍ كبير، ستتكتل تلك المادة لتشكل سحبًا من الغاز، والتي ستنهار بعد ذلك لتؤدي إلى ظهور النجوم والمجرات والهيكل واسع النطاق للكون: لتشكل شبكة كونية عظيمة.

إلى جانب توسع الكون، تشكل هذه المكونات الركائز الأربع لنموذج الانفجار العظيم.

photon bath neutral CMB atoms

في الأزمنة المبكرة (يسارًا)، تتشتت الفوتونات عن الإلكترونات، ويكون مستوى طاقتها مرتفعًا بما يكفي لإعادة أي ذرات إلى حالة مؤينة. بمجرد أن يبرد الكون بما فيه الكفاية، ويخلو من هذه الفوتونات عالية الطاقة (يمينًا)، لا يمكنها التفاعل مع الذرات المتعادلة، وبدلاً من ذلك، تتدفق بحرية، نظرًا لأنها تمتلك طول موجي خاطئ لإثارة هذه الذرات إلى مستوى طاقة أعلى.

حقوق النشر: E. Siegel/Beyond the Galaxy

بينما قضى معسكر جامو معظم أواخر الأربعينيات وخمسينيات القرن العشرين في نقاش رئيسي حول النقطة الأولى (وفرة العناصر) مع معسكر الحالة الثابتة لفريد هويل، بدأ فريق في جامعة برنستون – بقيادة بوب ديك، وبمشاركة جيم بيبليز، وديفيد ويلكنسون، وبيتر رول – في حساب التفاصيل الدقيقة للخصائص المتوقعة للتنبؤ الثاني: حمام الإشعاع المتبقي من فترة مبكرة ساخنة وكثيفة في تاريخ الكون. وعلى وجه الخصوص، يجب أن يكون هذا الإشعاع:

  • متعدد الاتجاهات،
  • له نفس درجة الحرارة وكثافة الطاقة في كل مكان،
  • بضع درجات فقط فوق الصفر المطلق،
  • وجسم أسود من حيث طيفه.

وبينما كان من المتوقع أن تعترض المستوى المجري الطريق، إلا أن بقية السماء، باستثناء المكان الذي يوجد فيه الشمس نفسها، يجب أن تُظهر خصائص متطابقة لهذا الإشعاع.

في منتصف ستينيات القرن العشرين، لم يكن فريق برينستون (على الرغم من أنهم صمموا وبنوا مقياسًا إشعاعيًا بنية إطلاقه إلى ارتفاعات عالية لاكتشاف هذا الإشعاع) هم من حققوا ذلك، بل ثنائي غير متوقع: أرنو بنزياس وبوب ويلسون. فعملًا في مختبرات بيل، وباستخدام جهاز كشف راداري قوي – هوائي هولمدل – لاحظا وجود ضوضاء خلفية موحدة، في كل الاتجاهات، لم يتمكنا من تفسيرها. وبعد فشل عدة محاولات لمعايرة الضوضاء و”إلغائها”، بما في ذلك تنظيف أعشاش الحمام والحطام من الهوائي نفسه، طُرحت عليهما فكرة هذا الإشعاع الخلفي الكوني. ودون أن يدريا، اكتشفا “الدليل القاطع” على الانفجار العظيم.

penzias wilson cmb holmdel horn antenna

وفقًا للملاحظات الأصلية لبينزياس وويلسون، أصدر المستوى المجري بعض المصادر الفيزيائية الفلكية للإشعاع (الوسط)، ولكن فوقه وتحت، كل ما تبقى كان خلفية إشعاعية موحدة شبه مثالية. لقد تم الآن قياس درجة حرارة وطيف هذا الإشعاع، والاتفاق مع تنبؤات الانفجار العظيم استثنائي. إذا استطعنا رؤية ضوء الموجات الصغرية بعيوننا، ستبدو سماء الليل بأكملها كالشكل البيضاوي الأخضر الموضح.

حقوق النشر: فريق علوم ناسا/WMAP

سرعان ما تبنى مجتمع الفيزياء الفلكية بأكمله هذا الاكتشاف. فقد كان هذا توقعًا واضحًا لنظرية ثبتت ملاحظتها بدقة كبيرة. ولكن لا تزال هناك المزيد من الفحوصات التي يجب إجراؤها. فقد قام بينزياس وويلسون بقياس هذا الإشعاع عند تردد واحد فقط. ويتطلب الأمر إجراء قياسات عند عدد كبير من الترددات الأخرى للتأكد من أن الإشعاع هو بالفعل إشعاع جسم أسود في طبيعته. دعونا نستكشف سبب ذلك.

إذا أخذت مجموعة من الجسيمات وقمت بتسخينها إلى درجة حرارة محددة، فلن تتحرك جميع هذه الجسيمات بنفس السرعة ولن تمتلك جميعها نفس كمية الطاقة. وبدلاً من ذلك، ستتبع الجسيمات توزيعًا محددًا للغاية فيما يتعلق بالسرعة والطاقة (الحركية): توزيع ماكسويل-بولتزمان. ومن التنبؤات التي تظهر من صورة الانفجار العظيم الساخن أن الفوتونات، على الرغم من أنها تتحرك جميعها بنفس السرعة – سرعة الضوء في الفراغ – إلا أن طاقتها موزعة بالطريقة نفسها تمامًا كما هو الحال بالنسبة للجسيمات الضخمة.

هذا يعني أنه إذا كانت هناك حقًا مرحلة كثيفة وساخنة للكون المبكر، حيث اصطدمت الفوتونات والجسيمات المشحونة بشكل متكرر لدرجة أنها وصلت إلى حالة اتزان حراري، فسيتم تحقيق طيف طاقة جسم أسود مثالي.

maxwell boltzmann distribution gas

يُظهر هذا المحاكاة جسيمات في غاز بتوزيع عشوائي للسرعة/الطاقة الأولية تتصادم مع بعضها البعض، وتصل إلى حالة التوازن الحراري، وتقترب من توزيع ماكسويل-بولتزمان. تُعرف حالة الوصول إلى التوازن الحراري بأن جميع أجزاء النظام تستطيع تبادل الطاقة، والتصادم، والتفاعل مع جميع الأجزاء الأخرى من النظام بحرية، وهي حالة يسهل تحقيقها في نظام مغلق، معزول، ثابت. وعلى النقيض من ذلك، فإن الكون المتمدد بعيد كل البعد عن حالة التوازن.

حقوق الصورة

سيكون الأمر كما لو أن الفوتونات سائل مثالي تم رفعه إلى درجة حرارة موحدة ثم بُرِّد لسبب واحد فقط: بسبب الانزياح الأحمر الكوني المطبوع عليها بسبب تمدد الكون.

اليوم، يُلاحظ أن هذا الإشعاع يبلغ ذروته عند ترددات الميكروويف: ومن هنا جاء اسمه، الخلفية الكونية الميكروويفية (CMB). ومع ذلك، فما الذي قد يثبت طيف هذا الإشعاع؟ من الممكن ألا يكون هذا الإشعاع ذا أصل كوني بدائي، بل نتج عن ظاهرة لاحقة.

إنّ المرشّح الأبرز سيكون ضوء النجوم المنعكس. فالنجوم تولد الطاقة من خلال الاندماج النووي في نواتها، وتنتشر هذه الطاقة عبر النجم حتى يُبعث الضوء من غلافها الضوئي. وإذا وُجد عدد كافٍ من النجوم في جميع أنحاء الكون، واماكن كافية لإنعكاس ضوء تلك النجوم (أي، إذا قامت بتسخين حبيبات الغبار إلى درجة حرارة موحدة، ثم قامت تلك الحبيبات بإشعاع إشعاع الجسم الأسود)، فإن الطيف لن يكون جسماً أسود مثالياً. وبدلاً من ذلك، سيظهر كمجموع عدد كبير من الأجسام السوداء، لأن جميع النجوم (حتى شمسنا) تُشع ضوءًا يمكن تقريبه على أفضل وجه على أنه سلسلة من الأسطح ذات درجات حرارة متزايدة كلما تعمّقت في الطبقات الخارجية للنجم. وحقيقة أن الطيف ليس فقط يُلاحظ أنه جسم أسود مثالي، بل في الواقع أكثر جسم أسود مثاليةً تمّ ملاحظته في الكون بأكمله، هو تأكيد آخر للانفجار العظيم ودحض لجميع البدائل غير الكونية لأصل هذا الإشعاع.

universe temperature

ضوء الشمس الفعلي (المنحنى الأصفر، يسارًا) مقابل جسم أسود مثالي (باللون الرمادي)، مما يدل على أن الشمس عبارة عن سلسلة من الأجسام السوداء بسبب سمك غلافها الضوئي؛ على اليمين يظهر الجسم الأسود المثالي الفعلي لخلفية الموجات الكونية الميكروية كما تم قياسه بواسطة القمر الصناعي COBE. لاحظ أن “أشرطة الخطأ” على اليمين تبلغ 400 سيجما بشكل مذهل. إن الاتفاق بين النظرية والملاحظة هنا تاريخي، ويحدد ذروة الطيف المرصود درجة الحرارة المتبقية لخلفية الموجات الكونية الميكروية: 2.73 كلفن.

حقوق الصورة: Sch/Wikimedia Commons (يسارًا)؛ COBE/FIRAS، NASA/JPL-Caltech (يمينًا)

لكن يمكننا التعمق أكثر من ذلك. فنظريّة الانفجار العظيم تتوقع أيضًا تشكّل البنى في هذا الكون من خلال التكتّل الجاذبي. فمن مجموعة شبه موحدة من الشروط الأولية، نما الكون بتشكيل النجوم، والمجرات، ومجموعات المجرات، وعناقيد المجرات، وشبكة كونية على نطاق أوسع. وفي المتوسط، يُتوقع أن تتحرك المجرات بالنسبة لبعضها البعض – وإلى أي “إطار مرجعي سكوني” تكون فيه درجة حرارة CMB موحدة تمامًا – بسرعة تتراوح بين بضع مئات من الكيلومترات في الثانية إلى بضعة آلاف من الكيلومترات في الثانية: وهي ظاهرة تُعرف باسم السرعة الخاصة في علم الكونيات. وإذا شرعنا في مهمة لقياس أي عيوب في درجة حرارة CMB، فإن هذا هو أول شيء نتوقعه أن نراه: دليل على حركتنا المحلية بالنسبة إلى CMB نفسها.

قيس هذا لأول مرة في أواخر سبعينيات القرن العشرين، واتضح أن مزيجًا من:

  • حركة الأرض حول الشمس،
  • حركة الشمس حول مجرة درب التبانة،
  • حركة مجرة درب التبانة داخل المجموعة المحلية،
  • وحركة المجموعة المحلية بالنسبة للبنية واسعة النطاق للكون،

كلها تؤدي إلى حركة ظاهرة بالنسبة إلى إطار المرجع الكوني الذي يُعرّف CMB. في الواقع، نرى أن “جانبًا” واحدًا من CMB أعلى بحوالي 3.36 ملي كلفن من المتوسط، بينما يبدو “الجانب” المقابل أقل بنفس المقدار عن المتوسط. هذان الجانبان متعاكسان تمامًا بمقدار 180 درجة، ويتوافقان مع حركة تراكمية تبلغ حوالي 370 كم/ثانية بالنسبة لإطار الراحة CMB نفسه. هذا القياس متوافق تمامًا مع التفسير الكوني لـ CMB، وليس له تفسير عملي آخر.

Elliptical heat map diagram with a spectrum from blue to red, showing a central horizontal gradient line, reminiscent of the cosmic microwave background that helps prove the Big Bang theory.

تُظهر هذه الخريطة المُنظّفة شكل إشعاع الخلفية الكونية الميكروي بعد طرح “متوسط درجة الحرارة” (2.7255 كلفن). وما تبقى يتوافق مع ثنائي القطب المتوقع إذا كنا نحن أنفسنا في حالة حركة بسرعة ~370 كم/ثانية بالنسبة لإطار الراحة للكون، مع ظهور عيوب بسيطة فقط ناتجة عن مقدّمات المستوى المجري نفسه.

حقوق النشر: R.M. Sullivan و D. Scott، وقائع اجتماع MG16 حول النسبية العامة، 2021

ولكن هذا ليس كل شيء!

يمكننا أن نتقدم خطوة أبعد، وأن نبحث عن قياسات العيوب الأولية الدقيقة – أو التباينات – التي لابد أنها طُبعت في CMB من أزمنة مبكرة جدًا. فلم يكن الكون ليولد متجانسًا تمامًا، وإلا لما وُجدت بنية واسعة النطاق اليوم. وبدلاً من ذلك، لابد أن يكون هناك مجموعة من عيوب “بذرية” دقيقة، أو تقلبات في الكثافة، وُلد الكون بها، من أجل إنتاج البنية التي نراها اليوم. ووفقًا لنظرية التضخم الكوني، يجب أن تكون هذه التقلبات:

  • متناحية ومتجانسة (لا تُفضل اتجاهًا ولا موقعًا في الفضاء)،
  • ذات مقدار صغير (أقل من جزء واحد من 10,000)،
  • مع توزيع غاوسي (متغير عشوائي)،
  • مع طيف ثابت تقريبًا (ولكن ليس تمامًا) على المقياس،
  • ويجب أن تظهر كسلسلة من القمم والوديان على مقاييس زاوية مختلفة من حيث اختلافات درجات الحرارة بين المناطق المختلفة.

يمكننا إجراء هذه القياسات بطريقتين. أولاً، يمكننا بالفعل ملاحظة البنية واسعة النطاق للكون، اليوم وعلى مسافات كونية كبيرة، ويمكننا قياس أن الكون متجانس ومتناظر الخواص في بنيته، مع طيف ثابت تقريباً على نطاق واسع، حيث تكشف مجموعات المجرات عن “مقياس صوتي” يبلغ حوالي 500 مليون سنة ضوئية.

ثم، بدلاً من ذلك، يمكننا قياس هذه التقلبات مباشرة في CMB نفسها. هذا ما قامت به أقمار COBE وWMAP وPlanck الصناعية بشكل رائع في التسعينيات، والآلاف، وعشر سنوات من القرن الحادي والعشرين، على التوالي. إن اكتشاف شكل هذه التباينات، ومرة أخرى، اتفاقها الرائع مع التوقعات النظرية، هو السبب في حصول جون ماثر وجورج سموت على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2006.

CMB planck

تم قياس تقلبات الخلفية الكونية الميكروية بدقة لأول مرة بواسطة القمر الصناعي COBE في التسعينيات، ثم بدقة أكبر بواسطة القمر الصناعي WMAP في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، وأخيرًا بواسطة القمر الصناعي بلانك ( أعلاه) في العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين. تشفر هذه الصورة كمية هائلة من المعلومات حول الكون المبكر، بما في ذلك تركيبه، وعمره، وتاريخه. ولا تتجاوز تقلبات درجة الحرارة عشرات إلى مئات الميكروكلفن.

حقوق النشر: وكالة الفضاء الأوروبية و فريق بلانك

يتمثل هذا الاتساق بين مجموعات البيانات الجيدة للغاية فيما يلي:

  • الخلفية الكونية الميكروية،
  • البنية واسعة النطاق للكون،
  • وسلم المسافات الكونية (بما في ذلك التسارع الذي كشفته المستعرات العظمى من النوع Ia)،

تشير جميع النقاط إلى صورة موحدة واحدة لكوننا. نشأ الانفجار العظيم الساخن بمجموعة من الشروط الأولية التي تنبأ بها التضخم الكوني، ويؤدي إلى كون يتكون من:

  • 68% طاقة مظلمة،
  • 27% مادة مظلمة،
  • 4.9% مادة عادية،
  • كمية ضئيلة من النيوترينوات والإشعاع،
  • مع تقلبات أولية بمقدار جزء واحد من 30,000،
  • وحيث يكون الانحراف عن الثبات النسبي (طيف n = 1) طفيفًا ولكنه قوي (يقاس حاليًا عند n = 0.968)،

مع توجيه جميع الملاحظات إلى هذه الصورة بدقة، حتى على الرغم من التوتر المستمر في قياس ثابت هابل.

لا يوجد تفسير معروف غير كوني لإشعاع الخلفية الكونية الميكروي، بما في ذلك درجة حرارته، وطبيعته كجسم أسود تمامًا، والتباين ثنائي القطب، أو التقلبات الدقيقة المرصودة على جميع المقاييس. صحيح أننا لا نستطيع “إثبات” حدوث الانفجار العظيم، لكن هذا ليس بسبب نقص الأدلة؛ بل لأن العلم لا يمكنه إلا أن يقدم لنا أفضل تقريب حالي للواقع. ولكن إذا اتبعنا الأدلة، فلا يوجد استنتاج آخر ممكن، حيث يجب على جميع النهج البديلة أن تتجاهل ليس نقطة واحدة فقط، بل عدة نقاط من النقاط المذكورة أعلاه. وعلى الرغم من الشعبية الدائمة للمزاعم القائلة بأن “جميع العلماء الرئيسيين مخطئون”، فإن مُروّجي تلك الادعاءات يكتبون شيكات تُبطلها البيانات ببساطة باعتبارها لاغية.

هذا القسم الأخير من مقال أطول.

أرسل أسئلتك إلى إيثان عبر startswithabang at gmail dot com!

اشترك في نشرة Starts With a Bang

سافر عبر الكون مع الدكتور إيثان سيجل بينما يجيب على أهم الأسئلة على الإطلاق