٣٫٣ تأثير العدسة الثقالية: نتيجة طبيعية للجهد الشدّي

الصفحة الرئيسية ／ ٣ الفصل الثالث: الكون العياني

المصطلحات: يَعود «الشدّ الإضافي» اللازم للعدسة إلى عاملين في الوسط. الأول تراكم جرّ صغير طوال عمر الجسيمات غير المستقرة المعممة، فيتكوّن عنه ما نسمّيه الجاذبية الشدّية الإحصائية. والثاني طاقة تُحقَن في الوسط عند التفكك أو الفناء فتظهر كضوضاء خلفية شدّية. ويُقصَد بالجسيمات غير المستقرة هنا هذا الصنف المعمّم؛ وفيما يلي نستعمل الاسمين العربيين الكاملين فقط.

أولًا الظواهر والمآزق

• من الأقواس إلى الصور المتعددة: ينحرف ضوء المصادر البعيدة عند مروره بمجرّات أو عناقيد في المقدمة، فتتشكّل أقواس وحلقات آينشتاين وصور متعدّدة. وعلى مساحات أوسع يطيل القصّ الضعيف المنظم أشكال آلاف المجرّات الخلفية في اتجاهات مفضّلة.
• الزمن يتمدّد كذلك: تصل المسارات المختلفة للمنبع نفسه بفوارق تُقاس على مدى أيام إلى أسابيع، وهذه الفوارق ثابتة الرصد وقريبة من اللالونية.
• تفاصيل مربكة: تنحرف نسب التدفّق عن النماذج الملساء، وتخبو صور السرج أو تختفي بسهولة، وتُقمع الصورة المركزية، كما تتجاوز كتلة العدسة الكتلة الديناميكية على نحو يعتمد على البيئة. وهذا يدلّ على استجابة العدسة لبنيةٍ أصيلة في الوسط، لا للمادّة المرئية وحدها.

ثانيًا تفسير الآلية الفيزيائية

١. منظور المشهد: الجهد الشدّي يوجّه المسارات. يظهر الكون كبحر طاقة يمكن شده أو إرخاؤه. تنحت الكتلة في المقدمة تضاريس جهد شدّي متجهة إلى الداخل مؤلفة من أحواض ومنحدرات. يسير الضوء، وهو حزَم موجية موجَّهة، في الطريق الأقل «كلفة» وفق مبدأ فيرما، فتلتفّ الجبهات نحو المنحدرات ويُعاد توجيه المسارات، فتظهر الانحرافات والتضخيم وتعدّد المسالك. وفي الخلاء ومع حدود البصريات الهندسية يكون هذا التوجيه شبه لالوني، ولا تبرز الترددّية إلا في البلازما أو حين تسود آثار الحيود والتداخل.

٢. منحدر مضاف أملس: الجاذبية الشدّية الإحصائية. فوق المنحدر الداخلي الذي تصنعه المادة المرئية تتراكب جرّات صغيرة من جسيمات كثيرة غير مستقرة فتُنتج منحدرًا إضافيًا ناعمًا ودائمًا. يقوّي هذا المنحدر التركيز مع الداخلي، فيطيل الأقواس ويُكمل الحلقات. ويشتدّ حيث تكثر الاندماجات وتنشط النفاثات ويقوى القصّ، ويضعف في البيئات الهادئة. ولأن العدسة «ترى» مجموع التضاريس على طول خط الرؤية، تميل كتلة العدسة إلى تجاوز الكتلة الديناميكية، ويكبر الفرق في اتجاهات البنية واسعة النطاق.

٣. تموّجات داكنة دقيقة: الضوضاء الخلفية الشدّية. عند التفكك أو الفناء تُحقَن حزَم موجية ضعيفة وعريضة الطيف وقليلة الترابط، فتتراكب لتولّد نسيجًا منتشرًا دقيقًا يخلخل الأشعة قليلًا. تكون صور السرج الأكثر حساسية فتضعف أو تتشوّه أو تغيب، وتُعاد كتابة نسب التدفّق مع اعتمادٍ طيفي ضئيل موافق للمشاهدات، ويَنتج عن هذا النسيج انطباع بوفرة أو قلة في البنى دون الذرّية من غير وجود كتل إضافية حقيقية.

٤. دفتر الزمن: حدّ هندسي وحدّ جهدي. فارق التأخير بين الصور يساوي زيادة طول المسار زائد بطء الحركة على المنحدر بما يرفع الزمن البصري. وكلا الحدّين غير معتمد على التردد، لذا تكون التأخيرات شبه لالونية. ومع تطوّر التضاريس ببطء خلال الرصد، كَنموّ العناقيد أو تعافي الفراغات، تظهر انجرافات زمن وصول ضعيفة ولا لونية.

٥. خريطة واحدة مشتركة: قراءة العدسة والدوران والاستقطاب معًا. تقرأ العدسة إعادة توجيه المسار في بعدين، وتقرأ منحنيات الدوران شدّ المدارات في ثلاثة أبعاد، وترسم أنماط الغاز والاستقطاب خطوط القمم والممرات الشريطية. ينبغي أن تتوافق هذه الخرائط مكانيًا حيث يعمق المنحدر وتتضح الممرات، فتشير المؤشرات كلّها إلى الجهة نفسها.

ثالثًا تنبؤات قابلة للاختبار ومقاربات عملية

• اللالونية: بعد طرح تشتت البلازما يجب أن تبقى الانحرافات والتأخيرات، في العدسة القوية والضعيفة، متسقة في الاتجاه والسعة عبر نطاقات الطيف. وإذا ظهرت لونية واضحة فالأولى اختبار الوسط وآثار البصريات الموجية لا التضاريس نفسها.
• تحيز صور السرج: تميل شذوذات نسب التدفّق إلى إصابة صور السرج أكثر، وتزداد مع شدة النسيج الدقيق المَقيسة ببدائل مثل التبعثر الراديوي ومحاور الاندماج والجبهات الصدمية.
• اقتران كتلة العدسة بالبيئة: يزداد فائض كتلة العدسة على الكتلة الديناميكية بازدياد التقارب والقصّ على خط الرؤية، وهو بصمة لمساهمة الجاذبية الشدّية الإحصائية المتكاملة.
• انجراف دقيق متعدد العصور: قد تُظهر مواضع الصور وفوارق الزمن في الأنظمة ذات الاندماجات أو النفاثات القوية انجرافات صغيرة جدًا على مقياس السنوات إلى العقود، ومتزامنة مع تغيّرات التبعثر الراديوي البطيئة.
• مطابقات خرائط متعدّدة: في الحقل نفسه ينبغي أن تتوافق الأقواس والصور مع خطوط تساوي التقارب وبواقي منحنيات الدوران والتبعثر الراديوي ومحاور الاستقطاب. وعند التعارض تُراجع إزالة المقدّمة ومحاذاة الإحداثيات فنيًا أولًا.
• ملاءمة مقتصدة في المعاملات: يعتمد نموذجٌ ثلاثي الطبقات يضمّ المنحدر الداخلي المرئي والمنحدر المضاف للجاذبية الشدّية الإحصائية والنسيج الدقيق للضوضاء الخلفية الشدّية كي يَلائم المواضع والأشكال والتضخيمات والتأخيرات بمعاملات مشتركة قليلة، ثم يُتحقّق من ذلك بديناميات المجرّات وبالمؤشرات الراديوية.

رابعًا مقارنة مع التفسيرات التقليدية

1. أرضية مشتركة: يشرح النهجان الأقواس والحلقات والصور المتعددة وفوارق الزمن، ويتنبآن في الأغلب بسلوك شبه لالوني.
2. فروق ومزايا:
   • عدد أقل من المعاملات؛ فلا حاجة لقوائم كتلية خفية مخصوصة بكل نظام، إذ تنشأ الطبقة المضافة والنسيج الدقيق من عمليات إحصائية موحّدة.
   • اتساق متعدد الرُصْد؛ إذ تُقيد العدسة والدوران والاستقطاب وحقول السرعة على خريطة شدّية واحدة.
   • تفسير طبيعي للتفاصيل؛ كاختلال نسب التدفّق وهشاشة صور السرج والفجوة البيئية بين كتلة العدسة والكتلة الديناميكية، وكلها تُستمد مباشرة من الحساسية للمنحدر والنسيج.
3. شمولية: إذا ثبُت وجود مكونات مجهرية جديدة أمكن احتسابها مصدرًا مجهريًا للمنحدر المضاف، وحتى من دون مادّة جديدة يكفي اجتماع الجاذبية الشدّية الإحصائية والضوضاء الخلفية الشدّية لشرح معظم ظواهر العدسة.

خامسًا تشبيه

تماثل الوديان ومنحدراتها تضاريس الجهد الشدّي التي تهدي المسافر، أي الضوء، إلى المسارات الأسهل. وتماثل التموّجات الداكنة ذات المصدر الخفي الضوضاء الخلفية الشدّية التي تُرعش الصور قليلًا وتعيد توزيع السطوع. على المقياس الكبير تحدد الوديان الاتجاه، وعلى المقياس الدقيق تصقل التموّجات التفاصيل.

سادسًا خلاصة

١. المنحدر الأملس المضاف الناتج عن الجاذبية الشدّية الإحصائية يقوّي تركيز الضوء ويشرح الأقواس والحلقات وتعدّد الصور والتضخيم الكلي.
٢. يجتمع الحدّ الهندسي مع الحدّ الجهدي ليُنتج فوارق زمن شبه لالونية.
٣. يزحزح النسيج الدقيق للضوضاء الخلفية الشدّية مواضع الصور وتدفّقها، فيفسّر اختلال نسب التدفّق وهشاشة صور السرج ومظاهر الإفراط أو العجز في البنى الثانوية.
٤. ارتفاع كتلة العدسة ناتج عن دمج التضاريس على امتداد خط الرؤية، بينما لا «تقرأ» الديناميات إلا الجوار القريب.