إشعاع الخلفية الكونية الميكروي

إشعاع الخلفية الكونية الميكروي أو الخلفية المكروية الكونية أو إشعاع الخلفية الميكروني الكوني أو باختصار إشعاع خلفية الكون (بالإنجليزية: cosmic microwave background radiation)‏ هي أشعة كهرومغناطيسية توجد في جميع أركان الكون بنفس الشدة والتوزيع وهي تعادل درجة حرارة 2.725 درجة كلفن.

التعبير العام هو «الإشعاعات الخلفية» وتعني تلك الإشعاعات الكهرومغنطيسية التي يمكن التثبت من وجودها في كل مكان من الفضاء، والتي لا يمكن تمييز مصدر معين أو ملموس لها. وتسمى الإشعاعات الخلفية التي تقع في نطاق الموجات الميكروية بـ «الإشعاعات الخلفية الكونية» وذلك بسبب أهميتها العظيمة في علم الكون الفيزيائي. كما تسمى أيضا «إشعاعات 3 كالفن» وذلك بسبب درجة الحرارة الضيئلة أو كثافة الطاقة فيها. وتسمى بالإنجليزية (CMB Cosmic Microwave Background).

عندما نشاهد السماء بالمقراب نرى مسافات واسعة بين النجوم والمجرات (الخلفية) يغلبها السواد، وهذا ما نسميه الخلفية الكونية. ولكن عندما نترك المقراب الذي نرصد به الضوء المرئي، ونمسك بتلسكوب يستطيع رؤية الموجات الراديوية، يصور لنا ضوءا خافتا يملأ تلك الخلفية، وهذه الأشعة لا تتغير من مكان إلى مكان وإنما منتشرة بالتساوي في جميع أركان الكون. وتوجد قمة هذا الإشعاع في حيز طول موجة 1.9 مليمتر وتعادل 160.2 مليار هرتز (160 GHz). اُكتُشِفَت تلك الأشعة من قِبل الباحثان أرنو بنزياس وزميله الباحث روبرت ويلسون وكان ذلك في عام 1964. وحصل العالمان على جائزة نوبل للفيزياء لعام 1978م.

يعتبر إشعاع الخلفية الكوني الميكروي CMB دليلاً بارزاً على أنّ الانفجار العظيم هو أصل الكون. عندما كان الكون حديث العهد -أي قبل تكوين الكواكب والنجوم- كان أكثر كثافة، وأكثر سخونة، وكان زاخراً بتوهّج منتظم لضباب أبيضٍ ساخن من البلازما الهيدروجينيّة. ومع توسّع الكون أصبح كلّ من البلازما والإشعاع الذي يملأُ الكون أكثر برودة شيئاً فشيئاً. وعندما برد الكون بما فيه الكفاية، اتّحدت البروتونات والإلكترونات لتشكّل ذرّات الهيدروجين المحايدة. على عكس البروتونات والإلكترونات غير المرتبطة، لم تستطع هذه الذرات حديثة التشكّل امتصاص الإشعاع الحراري، وهكذا أصبح الكون شفافًا بدلاً من كونه ضباباً عاتماً. يشير علماء الكونيّات إلى الفترة الزمنيّة التي تشكلّت فيها الذرّات المحايدة لأول مرّة باعتبارها حقبة إعادة الاندماج recombination epoch، وإلى الحدث الذي وقع بعد ذلك بوقت قصير عندما بدأت الفوتونات في الانتقال بحرّيّة عبر الفضاء بدلاً من أن تنتشر باستمرار بواسطة الإلكترونات والبروتونات في البلازما على أنها انفصال الفوتون photon decoupling. تتكاثر الفوتونات التي تواجدت في الوقت الذي حدث فيه انفصال الفوتون منذ ذلك الحين وحتّى الآن، ولكن بشكل ضعيفٍ وقليل النشاط. وذلك لأنّ تمدّد الكون يتسبّب في زيادة طول الموجة مع مرور الوقت (وطول الموجة - وفقًا لقانون بلانك- يتناسب عكساً مع الطاقة) وهذا هو مصدر مصطلح إشعاع الخلفيّة الكونيّة الميكرويّ أو بالإنكليزيّة (relic radiation). يشير مصطلح "سطح التبعثر الأخير (أو سطح التشتّت الأخير)" إلى مجموعة النقاط المتواجدة على مسافة مناسبة منّا في الفضاء، بحيث نتلقّى نحن الآن فوتونات انبعثت بالأصل من تلك النقاط لحظة انفصال الفوتون.

تُظهر التباينات الصغيرة المتبقية في التوهّج نمطًا محّددًا للغاية، كما هو متوقّع من غاز ساخن موزّع بشكل موحّد تقريباً وامتدّ إلى الحجم الحالي للكون. على وجه الخصوص، يحتوي الإشعاع الطيفي على تباينات صغيرة في الخواصّ، أو تجاوزات تختلف حسب حجم المنطقة المُعَايَنة. لقد تم قياس هذه التباينات بدقّة، وتطابقت هذه القياسات مع ما كان متوقّعًا حول أنّ هذه الاختلافات الحرارية الصغيرة الناتجة عن التقلّبات الكموميّة للمادّة في مساحة صغيرة جدًا، قد توسّعت إلى حجم الكون المرئي الذي نراه اليوم. على الرغم من أنّ العديد من العمليّات المختلفة قد تنتج الشكل العام لِطَيفِ الجسم الأسود، إلا أنّه لم يقدّم أيّ نموذج شرحاً لتلك التقلّبات عدا نموذج الانفجار العظيم. ونتيجة لذلك، يعتبر معظم علماء الكونيّات أنّ نموذج الانفجار العظيم للكون هو أفضل تفسير لإشعاع الخلفيّة الكونيّ الميكرويّ.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.