يمكن لمعظم العلماء رؤية أو سماع أو شم أو لمس أو حتى تذوق أبحاثهم. لكن علماء الفلك يمكنهم فقط دراسة الضوء - الفوتونات التي تسافر بلايين السنين الضوئية عبر الكون قبل أن تلتقطها مجموعة من الأطباق الراديوية أو مرآة واحدة على شكل قطع مكافئ تدور حول الأرض.
لحسن الحظ ، يفيض الكون بالفوتونات عبر طيف من الطاقات والأطوال الموجية. لكن علماء الفلك لا يفهمون تمامًا مصدر معظم الضوء ، خاصة في بدايات الكون.
الآن ، تأمل عمليات المحاكاة الجديدة في الكشف عن أصل الضوء فوق البنفسجي الذي يغمر - ويشكل - الكون المبكر.
'أيهما ينتج المزيد من الضوء؟ أكبر مدن الدولة أم العديد من البلدات الصغيرة؟ ' طلب المؤلف الرئيسي أندرو بونتزن في أ خبر صحفى . 'المدن أكثر إشراقًا ، لكن المدن أكثر عددًا بكثير. سيخبرك فهم التوازن بشيء عن تنظيم البلد. نحن نطرح سؤالًا مشابهًا حول الكون: هل الضوء فوق البنفسجي يأتي من مجرات عديدة ولكن باهتة ، أم من عدد أقل من الكوازارات؟ '
ستعطينا الإجابة على هذا السؤال نظرة ثاقبة للطريقة التي بنى بها الكون مجراته بمرور الوقت. كما أنه سيساعد علماء الفلك على معايرة قياساتهم للطاقة المظلمة ، العامل الغامض الذي يعمل بطريقة ما على تسريع توسع الكون.
تكمن المشكلة في أن معظم الفضاء بين المجرات يستحيل رؤيته مباشرة. لكن الكوازارات - مراكز المجرات اللامعة التي تغذيها الثقوب السوداء التي تتراكم بسرعة المواد - تلمع بشكل ساطع وتضيء مادة غير مرئية بخلاف ذلك. سوف يمتص أي غاز متداخل ضوء الكوازار ويترك خطوطًا داكنة في الطيف القادم.
قال بونتزن: 'نظرًا لإمكانية رؤيتها من مسافات شاسعة ، تعد الكوازارات مسبارًا مفيدًا لاكتشاف خصائص الكون'. 'يمكن استخدام الكوازارات البعيدة كإضاءة خلفية ، وتطبع خصائص الغاز بينها وبيننا على الضوء.
تترك السحب المتعددة من غاز الهيدروجين المتداخل 'غابة' من خطوط امتصاص الهيدروجين في طيف الكوازار. ولكن ، بشكل حاسم ، ليس كل الغاز في الكون يساهم في هذه الخطوط المظلمة. عندما يتم قصف الهيدروجين بالأشعة فوق البنفسجية ، يتأين - ينفصل الإلكترون عن البروتون - مما يجعله شفافًا.
لذا فإن نمط خطوط الامتصاص المرئي في طيف الكوازار يرسم موقع المناطق المحايدة والمتأينة بين الكوازار والأرض.
سيخبر هذا النمط علماء الفلك بالمصدر الرئيسي للضوء المساهم في الكون المبكر. النجوم الزائفة محدودة العدد إلى حد ما ولكنها شديدة السطوع بشكل فردي. إذا تسببت في معظم الإشعاع ، فسيكون النمط بعيدًا عن أن يكون موحدًا ، مع وجود بعض المناطق شبه شفافة والبعض الآخر معتم بشدة. ولكن إذا تسببت المجرات ، التي هي أكثر عددًا بكثير ولكنها أكثر قتامة ، في حدوث معظم الإشعاع ، فسيكون النمط موحدًا للغاية ، مع خطوط امتصاص متباعدة بشكل متساوٍ.
العينات الحالية من الكوازارات ليست كبيرة بما يكفي لإجراء تحليل قوي للاختلافات الدقيقة بين السيناريوهين. لكن بونتزن وزملاؤه أظهروا أن عددًا من الاستطلاعات الجديدة يجب أن تلقي الضوء على السؤال.
يأمل الفريق أن يُظهر مسح DESI (أداة التحليل الطيفي للطاقة المظلمة) ، الذي سيبحث حوالي مليون كوازار بعيد من أجل فهم أفضل للطاقة المظلمة ، توزيع الغازات المتداخلة.
قال المؤلف المشارك هيرانيا بيريس: 'إنه لأمر مدهش قلة المعلومات التي تُعرف عن الأجسام التي أغرقت الكون بالأشعة فوق البنفسجية بينما تتجمع المجرات في شكلها الحالي'. 'تمنحنا هذه التقنية معالجة جديدة للبيئة بين المجرات خلال هذا الوقت الحرج في تاريخ الكون.'
تم نشر الورقة في 27 أغسطس في مجلة Astrophysical Journal Letters و متوفر على الانترنت.