قد يكون جوارنا الكوني أكبر بعشر مرات مما كنا نعتقد

في أواخر ثلاثينيات القرن العشرين، حدق عالم الفلك هارلو شابلي في السماء ولاحظ شيئًا غير عادي - سحابة هائلة من المجرات في كوكبة قنطورس. كانت هذه السحابة غريبة في ذلك الوقت، وهي عبارة عن رقعة متلألئة من المادة تمتد عبر أعماق الفضاء. واليوم، نعلم أن هذه ليست مجموعة عادية ولكنها واحدة من أكبر الهياكل المعروفة في الكون: تركيز شابلي. تشير الأعمال الأخيرة لعلماء الفلك في جامعة هاواي إلى أن مجرتنا درب التبانة قد لا تكون حيث كنا نعتقد أنها موجودة. قد تنتمي مجرتنا، إلى جانب عشرات الآلاف من المجرات الأخرى، إلى شبكة كونية شاسعة مرتبطة بتركيز شابلي، وهي منطقة هائلة لدرجة أنه لا يمكن فهمها. قال آر. برينت تالي، الباحث الرئيسي في الدراسة: "إن كوننا يشبه شبكة عملاقة، حيث تقع المجرات على طول خيوط وتتجمع عند عقد حيث تجذبها قوى الجاذبية معًا". "كما تتدفق المياه داخل مستجمعات المياه، تتدفق المجرات داخل أحواض الجاذبية الكونية. إن اكتشاف هذه الأحواض الأكبر حجمًا قد يغير فهمنا للبنية الكونية بشكل أساسي". لقد أمضى تالي وفريقه، الذين يعملون في إطار مشروع CosmicFlows، سنوات في دراسة تحركات 56000 مجرة، وتشير أحدث النتائج التي توصلوا إليها إلى أن جوارنا الكوني قد يكون أكبر بعشر مرات مما كان يُعتقد سابقًا.

التكبير لرؤية شبكة كونية هائلة

لطالما حيرت أكبر هياكل الكون العقول. فالمجرات ليست متناثرة عشوائيًا عبر الفضاء. بل إنها تشكل شبكة كونية - خيوط دقيقة من الغاز والمادة المظلمة تمتد لمليارات السنين الضوئية. هذه الشبكة هائلة لدرجة أنها لم تبدأ في التركيز إلا في ثمانينيات القرن العشرين عندما طور علماء الفلك لأول مرة أدوات قادرة على مراقبة هذه المسافات الشاسعة. وفي مركز هذه الشبكة توجد مجموعات مجرية فائقة، وهي مناطق تتجمع فيها المجرات معًا، وتجذب جاذبيتها المزيد من المادة. لسنوات، اعتقدنا أن مجرتنا تعيش داخل مجموعة مجرات لانياكيا الفائقة، وهي منطقة مترامية الأطراف تمتد 500 مليون سنة ضوئية. لكن أبحاث تالي الجديدة تشير إلى أن لانياكيا قد تكون مجرد جزء من بنية أعظم بكثير - تركيز شابلي.

كيف تغيّرت الصورة الكونية

سابقًا

كان التصور السائد أن درب التبانة تنتمي إلى لانياكيا، وهي بنية تمتد نحو 500 مليون سنة ضوئية.

الآن

تشير البيانات الجديدة إلى أن لانياكيا قد تكون جزءًا فقط من حوض جاذبية أكبر بكثير مرتبط بتركيز شابلي.

تركيز شابلي هو حوض هائل من الجاذبية. لا تجلس المجرات ساكنة في الفضاء. وكما هي الحال مع الأنهار التي تتدفق عبر الوديان، فإن المجرات تنجرف على طول المسارات التي تحددها هذه الهياكل الضخمة. وربما يحملنا هذا التدفق إلى ما هو أبعد من لانياكيا، إلى حوض جاذبية أكبر. يقول إحسان كوركجي، أحد مؤلفي الدراسة: "ما زلنا نحدق من خلال عيون عملاقة، ولكن حتى هذه العيون قد لا تكون كبيرة بما يكفي لالتقاط الصورة الكاملة لكوننا".

توسيع نطاق رؤيتنا المجرية

إذا كان تركيز شابلي يجذب بالفعل مجرة درب التبانة، فهذا يعني أن مجرتنا جزء من بنية قد تكون أكبر من لانياكيا بما يصل إلى 10 مرات. ولوضع ذلك في المنظور الصحيح، تمتد لانياكيا بالفعل على مسافة 500 مليون سنة ضوئية وتحتوي على أكثر من 100000 مجرة - مما يجعل هذا الهيكل الجديد شاسعًا بشكل لا يمكن فهمه تقريبًا.

10× أكبر

إذا تأكد الارتباط بتركيز شابلي، فقد يكون جوار درب التبانة الكوني أوسع بنحو عشرة أضعاف مما نُسب سابقًا إلى لانياكيا.

مقارنة الأرقام الأساسية في البنى الكونية

البنية	الحجم المذكور	الدلالة
لانياكيا	500 مليون سنة ضوئية	الإطار الذي وُضعت فيه درب التبانة سابقًا
الهيكل المرتبط بتركيز شابلي	قد يصل إلى 10 أضعاف لانياكيا	تصور أوسع لجوارنا الكوني
الحد المتوقع في النموذج القياسي	نحو 1.2 مليار سنة ضوئية	السقف النظري الذي يُفترض ألا تتجاوزه الهياكل
سور سلون العظيم	نحو 1.5 مليار سنة ضوئية	مثال آخر على بنية تتجاوز بعض التوقعات

يعتمد الاكتشاف على دراسة حركة المجرات. من خلال رسم خرائط لسرعات المجرات، تمكن فريق تالي من ملاحظة كيف تجذب الجاذبية المجرات عبر الفضاء. يتم سحب المجرة المحاصرة بين بنيتين ضخمتين في اتجاهات متعددة، مع كشف حركتها عن قوى الجاذبية المؤثرة. ساعدت هذه التقنية، المعروفة باسم مسح الانزياح الأحمر، علماء الفلك في رسم خريطة للبنية واسعة النطاق للكون.

كيف يكشف العلماء حوض الجاذبية الكوني

1

قياس السرعات

يرسم الباحثون خرائط لسرعات المجرات واتجاهات حركتها عبر الفضاء.

2

تتبع السحب الجاذبي

تكشف أنماط الحركة كيف تؤثر البنى الضخمة في المجرات المحيطة بها.

3

رسم البنية الواسعة

باستخدام مسح الانزياح الأحمر، تتحول هذه القياسات إلى خريطة للهياكل الكونية الكبرى.

وما وجدوه حتى الآن رائع. يبدو أن مجرة درب التبانة، جنبًا إلى جنب مع المجرات المجاورة لها، تتحرك نحو تركيز شابلي. ولكن هذا الاكتشاف يتحدى أيضا نماذجنا الحالية للكون. فلعقود من الزمن، اعتمد علماء الفلك على النموذج القياسي لعلم الكونيات، الذي يصف توسع الكون، والمادة المظلمة، والطاقة المظلمة. وقد شكلت هذه القوى الكون لمليارات السنين، وخلقت الهياكل الضخمة التي نراها اليوم. ومع ذلك، فإن تركيز شابلي وغيرها من الهياكل الضخمة المماثلة تدفع حدود ما يمكن لنماذجنا تفسيره. فوفقا للنموذج القياسي، لا ينبغي أن توجد هياكل أكبر من حوالي 1.2 مليار سنة ضوئية. ولكن تركيز شابلي - واكتشاف حديث آخر يُعرف باسم سور سلون العظيم - يبدو أنه يتحدى هذه القاعدة. ويبلغ طول سور سلون العظيم نحو 1.5 مليار سنة ضوئية، وهو ما يتجاوز كثيرًا ما توقعه بعض علماء الكونيات.

النظر إلى ما هو أبعد من مجرة درب التبانة

يعتقد فريق تالي أننا لا نزال نكتشف السطح. ويشير عملهم إلى أن المسوحات الكونية قد لا تكون كبيرة بما يكفي لرسم خريطة للحجم الحقيقي لأكبر الهياكل في الكون. وقال كوركشي: "يمثل هذا الاكتشاف تحديًا: فقد لا تكون مسوحاتنا الكونية كبيرة بما يكفي لرسم خريطة للامتداد الكامل لهذه الأحواض الهائلة". "ما زلنا نحدق من خلال عيون عملاقة، ولكن حتى هذه العيون قد لا تكون كبيرة بما يكفي لالتقاط الصورة الكاملة لكوننا."

يقدم تركيز شابلي لمحة عما يكمن وراء حافة فهمنا الحالي. تشكل هذا الهيكل القديم، الذي ولد في الأيام الأولى للكون، من تقلبات صغيرة في الكثافة. على مدى مليارات السنين، نمت هذه التقلبات تحت قوة الجاذبية، وسحبت المادة ببطء إلى الشبكة الكونية الشاسعة التي نراها اليوم. وبينما لا نستطيع رؤية جميع مكونات هذه الشبكة - مثل المادة المظلمة التي تشكل معظم كتلتها - فقد وجد العلماء طرقًا ذكية لتتبع وجودها. ومن خلال مراقبة كيفية تحرك المجرات عبر الفضاء، يمكنهم رسم خريطة للقوى الخفية التي تشكل الكون. ويستمر البحث عن الإجابات. ومع قيام فريق تالي بتحسين مسوحاتهم، فقد يكتشفون هياكل أكبر.