ولكن ماذا عن الحقب الزمانية الأكثر تكبيرا، قبل أن تتكون أية مجرات؟ هل حقا برز كل شيء للوجود من بداية كثيفة (وربما مفردة) منذ زهاء 10 أو 15 بليون سنة خلت؟ إن البرهان الدامغ على ذلك يعود إلى عام 1965، عندما نشر بنزياس وويلسون بحثهما الكلاسيكي الذي يعلن عن استشعار درجة حرارة فوق المعتاد في الفضاء بين المجرات عند تردد 4080 ميجا سايكل/ ث. فالفضاء هناك ليس مطلق البرودة، لكن له درجة حرارة تصل إلى نحو 3 على مقياس كلفن. وقد لا يبدو هذا بالمقدار الكبير، على أنه يستدعى وجود حوالي 10x4 فوتون في كل متر مكعب (ربما  بليون فوتون مقابل كل ذرة في الكون).

لقد أدى اكتشاف خلفية الموجات فائقة الصغر إلى قبول عام لما يطلق عليه في علم الكونيات الانفجار الساخن العظيم"، وهو بمثابة تحول فجائي وعنيف في إجماع علماء الكونيات، مثله مثل تحول آراء الجيوفيزيائيين لمصلحة مفهوم التزحزح القارى والذى حصل في نفس الوقت تقريبا. ولم تتقبل فكرة الإشعاع الخلفي للموجات فائقة الصغر بقبول حسن إلا على أساس افتراض كونها بقايا لحقبة زمنية كان الكون كله خلالها ساخنا كثيفا ومعتما. وعلاوة على ذلك كان التجانس الكبير والأصيل في الإشعاع يعنى أن النماذج الحسابية البسيطة كانت تقريبا أفضل صورة حقيقية للكون.. صورة أفضل من النماذج التي وضعها المنظرون في عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين. ولقد دعمت القياسات التي أعقبت ذلك لهذه الخلفية والتى أجريت بدقة متزايدة وعلى نطاق أطوال موجية متنوعة هذه الخلاصات  و الاستنتاجات .

 ولقد بات طيف الإشعاع الآن مألوفا - فى المقام الأول بفضل النتائج المشهودة لـ "ماثر ومعاونيه باستخدام تجارب المقياس الطيفي FIRAS اختصار Far Infrared Absolute Spectrophotometer على القمر الصناعي COBE . وغدا معروفا أن طيف الإشعاع ينحرف عن إشعاع الجسم الأسود  بأقل من جزء من عشرة آلاف جزء. وكانت أكثر درجات الحرارة مواءمة هي 2,726 درجة على مقياس كلفن.

وقد أوضحت القياسات التي أجرتها مجموعات متعددة أن الإشعاع متجانس بصورة جوهرية فى جميع الاتجاهات إلى حد أجزاء قليلة من مائة ألف جزء، وإن كان هناك عدم تجانسات واضحة على المقياس الزاوى تصل ما بين 0,3 ، 90 من الرتبة ^5-10.

وفي المراحل المبكرة ذات الكثافة العالية لا بد وأن الإشعاع بقى في حالة اتزان حرارى مع المادة المتناثرة المنبعثة من الإلكترونات الحرة التي لا بد وأن كثافتها كانت مرتفعة ارتفاعا يكفي كي يكون الكون معتما. على أنه عندما بردت المادة بفعل التمدد إلى ما دون درجة 3000 على المقياس المطلق (عندما كان معامل مقياس الزمن الكونى واحدا من الألف من قيمته الآن) لا بد وأن البلازما الأصلية الابتدائية عادت إلى الاندماج () ، مخلفة عددا قليلا من الإلكترونات الحرة. ولعل (الضباب) الكونى كان قد انقشع آنئذ، وغدا الكون شفافا، وربما ظل كذلك حتى وقتنا هذا إن فوتونات الموجات فائقة الصغر التي نستشعرها عن طريق التجربة هي (رسل) مباشرة قادمة لنا من حقبة كان انضغاط الكون فيها أكثر من الآن بنحو ألف مرة، وكان قد مضى على بدء تمدد الكون نحو نصف المليون عام. ولكن الفوتونات مازالت فيما حولنا، تملأ الكون، فليس لها من مكان آخر تذهب إليه. ويمثل (العدد (الكوني Cosmic number وهو النسبة بين الفوتونات إلى الباريونات (1/ت) مؤشرا مهما، يبقى ثابتا في الأساس خلال التمدد الكوني، وبسبب كبر هذه النسبة يشير كثير من المؤلفين إلى الانفجار العظيم بعبارة الحار (الساخن).

يحمل الكون بالمثل (حفريات) مهمة أخرى عن حقبة كونية أكثر تبكيرا بكثير من عودة الاندماج وهي العناصر الخفيفة مثل الديتوريوم  والهليوم والهليوم: والليثيوم.. وفي خلال الدقيقة الأولى من التمدد الكوني حينما كانت درجات الحرارة وفي فوق 10 كلفن، لا بد وأن التفاعلات النووية قد (صنعت) هذه العناصر، بنسب يمكن حسابها من البروتونات والنيوترونات. وتتغير كثافة الباريونات في كون متمدد طبقا للعلاقة لا تتناسب مع م " (مربع درجة الحرارة المطلقة د يتناسب مع مقلوب مكعب مقياس الزمن الكونى (م)، ومن ثم فلا بد وأنها كانت أعلى بمقدار (10 ²⁷) منها الآن، عندما كانت د 3×10⁹ درجة مطلقة، ولكن حتى وفقا لذلك، فإن الكثافة لا تصل لكثافة الهواء.

لا ينبغى أن يحمل المرء هما بسبب المشاكل المتعلقة بكثافة مادة الكون فطاقات التفاعلات النووية ذات العلاقة أقل من 1 ميجا. إلكترون فولت تنورة قالت الوكدة ولا تتضمن أية استنتاجات غير مؤكدة خارج نطاق التجريب العملي. وفي ستينيات القرن العشرين أجريت تلك الحسابات التي تبين كيف تتوقف مدى وفرة العناصر الخفيفة، على متوسط كثافة الباريونات في الوقت الراهن، وعلى عدد أصناف النيوترينوهات ،إلخ... ورغم التعديلات التي أدخلت على هذه الحسابات، فلم يتبدل شيء جوهرى على الصعيد النظري في خلال آخر 25 سنة. ويبدو أن التفاعلات النووية الأصلية في النجوم وانفجارات السوبر نوفا، ونظرية عودة تكون نجوم جديدة، والتي وضعت في خمسينيات القرن العشرين ، قادرة على تفسير تكوّن العناصر الأكثر تقلا مثل الكربون والأكسجين والحديد. على أن النسبة العالية من الهليوم وانتظامها وتجانسها النسبي مثل دوما مشكلة مطروحة. وعليه، فقد كان اعتبار أن الهليوم هو العنصر الوحيد الذي تولد بغزارة إبان الانفجار العظيم، فرضا مرضيا ومكملا لبحوث العلماء. وفي سبعينيات القرن العشرين، تم - بصورة صحيحة - تقدير المشاكل الفيزيائية الفلكية حيال تكون الديتيريوم والذي تتناقص وفرته خلال دورة حياة النجوم ثانية حيث يعتقد أن هذا النظير هو الآخر من الأحافير الكونية.

لم يتمكن الفلكيون إلا حديثا من تحديد مدى وفرة العناصر الخفيفة في النجوم المسنة (الأقدم عمرا)، والسدم الغازية وما إليها، تحديدا دقيقا بالدرجة الكافية التي تسمح بإجراء مقارنة لها أهميتها بالتنبؤات المبنية على أساس نظرية الانفجار العظيم. وبوجه خاص فإن وفرة الهليوم يتم الآن استقصاؤها بدقة تقارب 1%. وتعطى قياسات وفرة الديتوريوم فى مجرتنا المحلية حدا أقل لوفرته في الأزمنة الابتدائية. فلا بد وأن نسبة لا يمكن التأكد من مقدارها قد فنيت خلال عمليات نشوء الأجيال المبكرة من النجوم. ويا له من تقدم مهم عندما أتاح تلسكوبا كيك Keck للفلكيين أن يلتقطوا أطيافا بالغة النقاء لأشباه النجوم الكوازارات) بحيث أمكن قياس خطوط الديتوريوم الضعيفة والتي تزحزحت من نطاق خطوط الهيدروجين القوية زحزحه نظائرية تكافئ 80 كم / .ث. ويرجح أن هذه الأرصاد التي تعود إلى انتشار غازات في الحقب المبكرة ستزودنا بتقدير لوفرة الديتوريوم في مراحل النشأة الأولى أدق مما تعطيه القياسات المحلية.

(شكل 4)

درجة وفرة العناصر الخفيفة المتنبأ بتولدها وفقا للنموذج القياسي لنظرية الانفجار الأعظم الساخن"، باعتبارها دالة فى نسبة الباريونات إلى الفوتونات (ت). لاحظ أن هناك نطاقا محددا للنسبة ت تعطى الحسابات داخله وفرة في Lin Hen ,D, تتوافق مع الأرصاد (منقولة عن شرام دى. إن. -1991- كتاب بعد اول ثلاث دقائق هولت إس إس وآخرون (المعهد الأمريكي للفيزياء نيويورك، ص 12).

وما هو مشهود - وطبقا لشكل (4) - أن درجة وفرة العناصر الخفيفة تظهر جميعها متوافقة مع تنبؤات نظرية الانفجار العظيم فيما يختص بتكون النوى nucleosynthesis علما بأن كثافة الباريونات في حدود 0.1إلى 0.3 باريون لكل متر مكعب (وهى كثافة متفقة مع ما نرصده). كان من الممكن أن تكون الوفرة المقيسة هي نفسها في كل مكان أو أن تدل على كثافة كونية متوسطة فيما مضى. وعلى ذلك فإن حسابات تكون النوى هذه تقدم تبريرا قويا لكي توسع مدى نموذج الانفجار الأعظم النمطى إلى الوراء.. إلى درجة حرارة د بحيث إن بو. د 1 ميجا إلكترون فولت وأعتقد أن الأساس في هذا الاستقراء ينبغي أن يؤخذ على محمل الجد شأنه كمثال شأن التاريخ المبكر للأرض الذي يؤسس على استدلال غير مباشر من دراسات علماء الجيولوجيا والباليونتولوجيا . وهو استدلال نوعى أكثر من كونه كميا.

مواضيع ذات صلة

أبعاد المجرات، بوصفها حالة خاصة

مكانة افتراضية الانفجار الأعظم الساخن

ما المجرات ؟

الأجرام ذات الانزياح الطيفى العالى صوب الأحمر

إلى أي مدى يصل التجانس في تركيب الكون على المقياس الكوني

تقدير المسافات في الفضاء الكوني

مراحل تطور الانفجار

تاريخ الانفجار العظيم

إشعاع الخلفية الكونية الميكروي

فرضيات ألكسندر فريدمان

نظرية الانفجار العظيم

علم الكون الفيزيائي