الضوء هو أسرع الأشياء التي نعرفها.
سريعٌ جدًا بحيث نقيس مسافات هائلة
بكم من الوقت يحتاج الضوء لعبورها.
في العام الواحد، يقطع الضوء حوالي 6,000,000,000,000 ميل
مسافة تسمى بـ "السنة الضوئية".
لتأخذوا فكرة عن بعد هذه المسافة،
القمر، الذي استغرق رواد "أبولو" 4 أيام للوصول إليه،
بعيد ثانية ضوئية واحدة عن الأرض.
في الوقت نفسه، أقرب نجمة بعد الشمس هي "بروكسيما سنتاوري"،
بعيدة 4.24 سنة ضوئية.
درب التبانة خاصتنا قطرها 100,000 سنة ضوئية.
أقرب مجرة لمجرتنا، "أندروميدا"،
بعيدة حوالي 2.5 مليون سنة ضوئية.
الفضاء هو مساحة شاسعة جداً.
مهلاً، كيف نعرف كم تبعد النجوم والمجرات؟
في الحقيقة، عندما ننظر إلى السماء، نرى مسطحاً ثنائي الأبعاد.
إذا وجهت إصبعك باتجاه نجمة، لا يمكنك معرفة كم تبعد،
إذاً كيف تمكن علماء فيزياء الفلك من تشخيص ذلك؟
للأشياء القريبة جداً،
يمكن استخدام مفهوم يسمى "المشهد المثلثاتي".
الفكرة بسيطة جداً.
دعونا نقوم بتجربة.
مد إبهامك وأغلق عينك اليسرى.
الآن، افتح عينك اليسرى وأغلق اليمنى.
سيبدو كأن إبهامك تحرك،
بينما الأشياء الخلفية البعيدة بقيت مكانها.
ينطبق المفهوم نفسه عندما ننظر إلى النجوم،
لكن النجوم البعيدة، أبعد بكثير من طول ذراعك،
والأرض ليست ضخمة جداً،
لذلك حتى لو كان لديك تلسكوبات متعددة على طول خط الاستواء،
لن تتمكن من رؤية تبدل كثير في المكان.
عوضاً عن ذلك، ننظر إلى تغير ظهور موقع النجمة لستة أشهر،
نقطة منتصف الطريق لدوران الأرض حول الشمس لعام كامل.
عندما نقيس المواقع النسبية للنجوم في الصيف،
وبعدها في الشتاء، يكون الأمر شبيهاً بالنظر بعينك الأخرى.
النجوم القريبة تبدو كأنها انتقلت إلى خلفية
النجوم والمجرات الأبعد.
لكن هذه الطريقة لا تعمل على الكائنات التي تبعد أكثر من بضعة آلاف سنةٍ ضوئيةٍ.
بعيداً عن مجرتنا، تكون المسافات ضخمة جداً
بحيث أن المنظر يكون صغيراً جداً لكشفه حتى عبر أكثر أدواتنا حساسية.
لذا في هذه المرحلة علينا الاعتماد على طريقة مختلفة
باستخدام مؤشرات نسميها "الشموع المعيارية".
الشموع المعيارية هي كائنات ذات سطوع جوهري، أو لمعان،
نعرفه بشكل جيد.
مثلاً، إذا كنت تعرف مدى إضاءة مصباحك الكهربائي،
وطلبت من صديقك أن يحمل المصباح ويبدأ بالابتعاد عنك،
تعلم أن كمية الضوء التي تتلقاها من صديقك
ستتقلص بمقدار مربع المسافة.
إذاً مقارنة كمية الضوء المتلقاة
مع السطوع الجوهري للمصباح
يمكنها إخبارك كم يبعد صديقك.
في علم الفلك، المصباح يكون نوعاً خاصاً من النجوم
يسمى "متغير سفيد".
هذه النجوم غير مستقرة داخلياً،
مثل "بالون" ينتفخ ويتضاءل باستمرار.
ولأن التمدد والتقلص يتسببان بتغير سطوعها،
يمكننا حساب ضوءها بقياس المدة الزمنية لهذه الدورة،
مع نجوم أخرى يتغير ضوءها بشكلٍ أبطأ.
بمقارنة الضوء الذي نلاحظه من هذه النجوم
مع السطوع الجوهري الذي حسبناه بهذه الطريقة
يمكننا معرفة بعدهم.
للأسف، لم تنتهِ القصة بعد.
يمكننا ملاحظة النجوم الفردية التي تبعد حوالي 40,000,000 سنة ضوئية فقط،
وبعدها تصبح ضبابية جداً لحلها.
لكن لحسن الحظ لدينا نوع آخر من الشموع المعيارية:
النوع الشهير "1أ سوبرنوفا ".
"سوبرنوفا"، هي انفجارات نجمية ضخمة وهي واحدة من طرق موت النجوم.
هذه الانفجارات مشعة جداً،
تقوم بكسف المجرات التي تحصل فيها.
لذا حتى عندما لا نستطيع أن نرى النجوم الفردية في مجرة ما،
يمكننا رؤية السوبرنوفا عند حدوثها.
تبين أن السوبرنوفا من نوع "1أ" صالحة للاستعمال كشموع معيارية
لأن الشموع الساطعة، تتلاشى بشكل أبطأ من الخافتة.
من خلال فهمنا لهذه العلاقة
بين معدل السطوع والانخفاض،
يمكننا استعمال السوبرنوفا لاستكشاف المسافات
البعيدة حتى عدة مليارات من السنوات الضوئية.
ولكن ما أهمية أن نرى تلك الكائنات البعيدة؟
حسنا، تذكروا السرعة التي ينتقل فيها الضوء.
مثلاً، الضوء المنبعث من الشمس يستغرق ثمان دقائق ليصل إلينا.
ما يعني أن الضوء الذي نراه الآن هو صورة للشمس قبل ثمان دقائق.
عندما تنظر إلى الدب الأكبر،
فأنت ترى ما كانت عليه قبل 80 عاماً.
وتلك المجرات المنقطة؟
إنها بعيدة ملايين السنين الضوئية.
تطلب الأمر ملايين السنين الضوئية ليصل ذلك الضوء إلينا.
إذاَ فالكون نفسه بمعنى معين هو آلة زمن تحمل عوامل معينة.
بالنظر إلى الوراء، نستكشف الكون الأصغر.
يحاول "علماء فيزياء الفلك" قراءة تاريخ الكون،
وفهم كيف ومن أين أتينا.
الكون يرسل لنا باستمرار معلومات على شكل ضوء.
كل ما يبقى لنا هو فك رموزها.