لمَ يبدو لنا الكون مظلمًا على الرغم من وجود النجوم؟

ترجمة - حافظ إدوخراز -

هذا سؤال في غاية الأهمية، وقد شغل بال علماء الفلك لفترة طويلة من الزمن. لذا دعونا نُعِد طرحه من جديد: تشرق الشمس كل يوم وتضيء كوكبنا، وهذا أمر مؤكد لا لبس فيه، غير أن السماء خلال الليل (وفي الصور التي يلتقطها علماء الفلك بشكل عام) تكون سوداء مظلمة!

يجب أن تعلم بداية وقبل كل شيء أننا نتلقّى من الشمس كمية من الضوء أكبر بكثير مقارنة بالنجوم الأخرى لأن الشمس نسبيًّا أقرب من الأرض، فهي تبعد عن كوكبنا 150 مليون كيلومتر فقط، مقارنة بأربعين ألف مليار كيلومتر للنجم الآخر الأقرب إلينا والمسمّى بالقنطور الأقرب أو «بروكسيما سنتوري» (Proxima Centauri).

ولكي تستوعب الفرق على نحوٍ أمثل، ما عليك سوى أن تنظر إلى المصباح الموجود على الطاولة بجانب سريرك، ولاحظ كم هو يضيء من حولك بشكل جيّد. إذا تخيّلنا الآن أن هذا المصباح يمثّل الشمس، فإن أقرب نجم آخر من الأرض يمثله مصباح موجود على بُعد مائة كيلومتر من غرفتك! من الواضح إذن أن الشمس تمنحنا الكثير من الضوء بينما لا يصل إلينا من باقي النجوم الأخرى سوى القليل من الضوء.

وفضلًا عن ذلك، يملك كوكب الأرض غلافا جويا، وهذا أمر مهم جدا بالنسبة إلى موضوع حديثنا لأن الهواء المحيط بنا قادر على تشتيت الضوء، وخاصة الأزرق منه. وبالتالي فإن الضوء الأزرق المنبعث من الشمس ينتشر في الهواء، مما ينتج عنه إضاءة تشمل سائر الكوكب، وتبدو لنا السماء زرقاء خلال النهار! وهذا يعني أننا إذا ذهبنا إلى مكان آخر حيث لا يوجد غلاف جوي، فلن تكون السماء زرقاء أثناء النهار، ففي القمر على سبيل المثال، تبدو السماء سوداء في الليل كما في النّهار!

يمكنك أيضا أن تقول لنفسك إنه إذا الكون غير متناهٍ، فينبغي حتمًا أن نصادف نجمًا ما في أيّ اتجاه ننظر إليه، ونستقبل بالتالي الضوء المنبعث منه. وتلك هي المفارقة الشهيرة التي يُطلق عليها في علم الفلك بمفارقة أولبرز (Olbers›s paradox) نسبة إلى عالم الفلك الألماني هاينريش فيلهلم أولبرز (Heinrich Wilhelm Olbers). وقد عكف علماء الفلك على التفكير مليًّا في هذه المفارقة، إذ إن من المفترض ألا تكون السماء سوداء وإنما أن تشعّ بالضوء بالنظر إلى وجود أعداد كبيرة من النجوم في الكون الفسيح!

ومع ذلك، فإن السماء سوداء للغاية، فلم يا ترى؟ ثمّة العديد من الأشياء التي يجب أخذها بعين الاعتبار. أولا، إن الكون ليس شفّافًا تمامًا، والغبار الموجود بين النجوم قادر على امتصاص الضوء (وخاصةً الضوء الأزرق). وبالتالي فهناك ضوء لا يصل إلينا.. وبعض النجوم تصبح غير مرئية بالنسبة لأعيننا!

ثم إن الكون آخذٌ في الاتّساع، وهذا يعني أن المجرّات تبتعد عن بعضها البعض. وتكون النتيجة أن موجات الضوء المنبعث من الأجسام البعيدة تتمدّد أثناء سفرها عبر الفضاء ويزداد طولها، فيتحول لون الضوء بذلك إلى الأحمر مع الوقت، بل يصير في بعض الأحيان شديد الحمرة لدرجة أن أعيننا لا تعود قادرة على إبصاره.

ولكن أعرني انتباهك رجاءً، فالأمر أكثر تعقيدًا بعض الشيء! عليك أن تدرك أن عينيك في الواقع لا تريان سوى جزء صغير من الضوء، أي ذلك الجزء الواقع بين اللونين الأحمر والبنفسجي (ترى هذه المجموعة من الألوان في قوس قزح). غير أن ثمّة ألوانا أخرى ليس باستطاعة العين البشرية أن تبصرها (الأطوال الموجية من الطيف الكهرومغناطيسي التي لا تستطيع العين التقاطها / المترجم): فما دون اللون الأحمر، هناك الأشعة تحت الحمراء ثم موجات الراديو؛ وما فوق اللون البنفسجي، توجد الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية (X-rays)، ثم أشعة جاما (Gamma rays).

يؤدي توسّع الكون إلى احمرار الضوء الأوّلي المنبعث من النجوم، إذ يمكن أن يتحول من اللون البنفسجي إلى اللون الأصفر على سبيل المثال. لكن هذا التغيّر يعتمد على المسافة التي يقطعها الضوء، والأجسام البعيدة يتحول ضوؤها بشدّة نحو اللون الأحمر لدرجة أنه يتجاوز اللون الأحمر إلى ما دونه. وإذا وقع وتحوّل الضوء من اللون البنفسجي إلى الأشعة تحت الحمراء فإنك ببساطة لن تتمكن من رؤيته!

من جهة أخرى، يستغرق الضوء بعض الوقت للسفر، فهو يقطع مسافة 300 ألف كيلومتر في الثانية. قد يبدو هذا كثيرًا بالنسبة لك، لكنه يعني أن الضوء المنبعث من الأجسام البعيدة يستغرق في الواقع وقتا طويلا للغاية من أجل الوصول إلينا نظرا لبعد هذه الأجسام عنا (قد يستغرق الآلاف أو الملايين أو حتى المليارات من السنين!). لكن النجوم لا تعيش للأبد، فالنجوم مثل شمسنا على سبيل المثال تعيش عشر مليارات سنة، والبعض الآخر منها يعيش بضعة ملايين من السنين فقط. وهذا يعني أنه حينما تنظر إلى السماء نحو أحد الاتجاهات، فقد تكون النجوم في تلك اللحظة قد ماتت أو لم تولد بعدُ وبالتالي فلن نستقبل أي ضوءٍ منها.

ويجب أن نضيف على ذلك أن عمر الكون نفسه لا يتجاوز 13.8 مليار سنة فقط، ولهذا فلا يمكننا أن نرى سوى ذلك الجزء من الكون الذي استغرق الضوء المنبعث منه أقل من 13.8 مليار سنة للوصول إلينا... إنه حيّز صغير جدا من الكون.

إن السماء سوداء بشكل طبيعي، إذا ما أخذنا بعين الاعتبار طيف الألوان التي يمكن لأعيننا نحن البشر إبصارها. ولو كانت عيناك قادرة أن ترى الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة السينية، لظهرت لك السماء بالفعل لامعةً تشعّ بالضوء!

د. يائيل نازيه عالمة فلك بجامعة لييج (بلجيكا)

المصدر: موقع The Conversation

المصدر: لجريدة عمان