إذا كنت تحلم بوقت السفر ، فما عليك سوى النظر إلى سماء الليل ؛ اللمحات التي تراها هي لقطات من الماضي البعيد. ذلك لأن تلك النجوم والكواكب والمجرات بعيدة جدًا لدرجة أن الضوء من أقرب النجوم يمكن أن يستغرق عشرات الآلاف من السنين للوصول إلى الأرض.
الكون هو بلا شك مكان كبير. ولكن ما هو حجمها؟
وقالت سارة غالاغر ، عالمة الفيزياء الفلكية بجامعة ويسترن في أونتاريو ، كندا ، لـ "لايف ساينس": "قد يكون هذا شيئًا لا نعرفه أبدًا. حجم الكون هو أحد الأسئلة الأساسية للفيزياء الفلكية. قد يكون من المستحيل الإجابة. لكن هذا لا يمنع العلماء من المحاولة.
قال غالاغر إنه كلما اقترب الجسم من الكون ، كلما كانت المسافة أسهل للقياس. الشمس؟ قطعة من الكعك. القمر؟ أسهل. كل ما يتعين على العلماء القيام به هو تسليط شعاع من الضوء لأعلى وقياس مقدار الوقت الذي يستغرقه ذلك الشعاع لترتد عن سطح القمر والعودة إلى الأرض.
لكن غالاغر قال إن أكثر الأجسام البعيدة في مجرتنا أصعب. بعد كل شيء ، يتطلب الوصول إليهم شعاعًا قويًا جدًا من الضوء. وحتى لو كانت لدينا القدرات التكنولوجية لإلقاء الضوء على هذا الحد ، فمن لديه آلاف السنين للانتظار حول الشعاع لترتد عن الكواكب الخارجية البعيدة للكون والعودة إلينا؟
لدى العلماء بعض الحيل في سواعدهم للتعامل مع أبعد الأشياء في الكون. تغير النجوم لونها مع تقدمها في العمر ، واستنادًا إلى ذلك اللون ، يمكن للعلماء تقدير مقدار الطاقة والضوء الذي تنبعثه تلك النجوم. لن يظهر نجمان بنفس الطاقة والسطوع بنفس الشكل من الأرض إذا كان أحد هذه النجوم بعيدًا جدًا. ستبدو الصورة المعتمة باهتة بشكل طبيعي. قال غالاغر إن العلماء يمكنهم مقارنة السطوع الفعلي للنجم بما نراه من الأرض واستخدام هذا الاختلاف لحساب مدى بُعد النجم.
ولكن ماذا عن الحافة المطلقة للكون؟ كيف يحسب العلماء المسافات إلى الأشياء البعيدة؟ هذا هو المكان الذي تصبح فيه الأشياء صعبة للغاية.
تذكر: كلما كان الجسم بعيدًا عن الأرض ، كلما استغرق الضوء من ذلك الجسم أطول للوصول إلينا. تخيل أن بعض هذه الأشياء بعيدة جدًا لدرجة أن نورها استغرق ملايين أو حتى مليارات السنين للوصول إلينا. الآن ، تخيل أن ضوء بعض الأجسام يستغرق وقتًا طويلاً للقيام بهذه الرحلة التي لم تصل بعد إلى مليارات مليارات السنين من الكون. هذه هي المشكلة التي يواجهها علماء الفلك ، قال ويل كيني ، الفيزيائي في جامعة ولاية نيويورك في بوفالو ، لـ Live Science.
قال كيني: "يمكننا فقط رؤية فقاعة صغيرة صغيرة. وماذا يوجد خارج ذلك؟ نحن لا نعرف حقًا".
ولكن بحساب حجم تلك الفقاعة الصغيرة ، يمكن للعلماء تقدير ما هو خارجها.
يعرف العلماء أن عمر الكون يبلغ 13.8 مليار سنة ، ويعطي أو يستغرق بضع مئات الملايين من السنين. هذا يعني أن الجسم الذي استغرق نوره 13.8 مليار سنة للوصول إليه يجب أن يكون أبعد شيء يمكننا رؤيته. قد تميل إلى الاعتقاد بأن هذا يعطينا إجابة سهلة لحجم الكون: 13.8 مليار سنة ضوئية. ولكن ضع في اعتبارك أن الكون يتوسع باستمرار بمعدل متزايد. في مقدار الوقت الذي استغرقه الضوء للوصول إلينا ، تحركت حافة الفقاعة. لحسن الحظ ، يعرف العلماء مدى تقدمه: 46.5 مليار سنة ضوئية ، استنادًا إلى حسابات توسع الكون منذ الانفجار الكبير.
استخدم بعض العلماء هذا الرقم لمحاولة حساب ما يتجاوز حدود ما يمكننا رؤيته. استنادًا إلى افتراض أن الكون له شكل منحني ، يمكن لعلماء الفلك أن ينظروا إلى الأنماط التي نراها في الكون الذي يمكن ملاحظته واستخدام النماذج لتقدير مدى امتداد بقية الكون. وجدت إحدى الدراسات أن الكون الفعلي يمكن أن يكون على الأقل 250 مرة بحجم 46.5 مليار سنة ضوئية يمكننا رؤيتها بالفعل.
لكن كينني لديه أفكار أخرى: "لا يوجد دليل على أن الكون محدود ، قد يستمر إلى الأبد."
قال غالاغر: "ليس هناك من يقين ما إذا كان الكون محدودًا أم لا نهائيًا ، لكن العلماء يتفقون على أن هذا" ضخم حقًا. لسوء الحظ ، فإن الجزء الصغير الذي يمكننا رؤيته الآن هو أقصى ما يمكننا ملاحظته على الإطلاق. لأن الكون يتوسع بمعدل متزايد ، فإن الحواف الخارجية لكوننا الذي يمكن ملاحظته تتحرك فعليًا للخارج أسرع من سرعة الضوء. هذا يعني أن حواف كوننا تتحرك بعيدًا عنا أسرع مما يمكن لضوءها أن يصل إلينا. تدريجيا ، تختفي هذه الحواف (وأي مطاعم هناك ، كما كتب المؤلف البريطاني دوجلاس آدامز ذات مرة).
قال غالاغر إن حجم الكون ، والكمية الهائلة منه التي لا نستطيع رؤيتها - هذا تواضع. لكن هذا لا يمنعها وعلماء آخرين من الاستمرار في البحث عن إجابات.
وقال غالاغر "ربما لن نتمكن من معرفة ذلك. يمكن اعتباره محبطًا." "لكنها تجعله مثيرًا حقًا."
