هل يمكن للكائنات الفضائية في مجرة ​​أخرى رؤية الديناصورات على الأرض؟

في عمود الكون الأسبوع الماضي، قمت بالرد على سؤال أحد القراء حول تصادمات المجرات في الكون المتوسع. تتناول الإجابة المسافات الشاسعة والقوى الغامضة والمصير النهائي للكون.

ليست كل الاستفسارات تمامًا خطيرة جدا. على سبيل المثال، كان القارئ ديفيد إريكسون يفكر في هذا: “إذا كان هناك كائنات فضائية على بعد 66 مليون سنة ضوئية من الأرض، فما حجم التلسكوب الذي سيحتاجون إليه لرؤية الديناصورات؟”

ها! أنا أحب هذا السؤال. لقد فكرت في الأمر بنفسي ولكني لم أحسبه حسابيًا أبدًا، باستثناء التفكير في “ربما كبير جدًا”، وهو ما تبين أنه يقلل من أهمية الإجابة الفعلية بشكل كبير. ولكن الشيء الجميل حقًا هو أن التعامل مع هذه التجربة الفكرية الغريبة لها بعض الآثار الواقعية على مستقبل العلم.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

أولاً، لماذا يهم أن تكون الكائنات الفضائية على بعد 66 مليون سنة ضوئية؟ ذلك لأن الضوء يسافر مسافة سنة ضوئية واحدة سنويًا عبر الفضاء، وقد حدث اصطدام كويكب تشيكسولوب الذي قضى على الديناصورات غير الطائرة منذ حوالي 66 مليون سنة. الضوء الناتج عن هذا الحدث سيصل الآن إلى مجرة ​​تبعد 66 مليون سنة ضوئية، أكثر أو أقل. وعلى تلك المسافة، لا يزال بإمكان المراقبين هناك رؤية (آخر الديناصورات)، على افتراض أنهم شعروا وكأنهم يبنون تلسكوبًا كبيرًا حقًا.

والآن يجب تقسيم السؤال إلى قسمين: ما حجم الديناصور من تلك المسافة، وما حجم التلسكوب الذي يجب أن يكون لرؤية شيء بهذا الحجم؟

ولأن السماء تبدو وكأنها كرة عملاقة تحيط بنا، يستخدم علماء الفلك الزوايا لقياس الحجم الظاهري. الوحدة الأساسية لذلك هي الدرجة؛ على سبيل المثال، الزاوية من الأفق إلى النقطة التي تقع مباشرة فوق الراصد، والتي تسمى السمت، هي 90 درجة. يبلغ حجم القمر الظاهري حوالي 0.5 درجة.

يعتمد حجم ظهور الجسم على حجمه المادي وبعده عن كل ما يشاهده. هناك معادلة صغيرة جميلة تسمى تقريب الزاوية الصغيرة والتي تربط بين الاثنين. هناك العديد من الطرق المختلفة لتمثيل هذه المعادلة، اعتمادًا على الوحدات التي تستخدمها. للحصول على الدرجات، تأخذ الحجم الفعلي للكائن، وتضربه في 57.3 وتقسمه على المسافة. لذا فإن الجسم الذي يبلغ عرضه مترًا واحدًا، مثل جهاز تلفزيون صغير بشاشة عريضة، سيكون حجمه الظاهري درجة واحدة على مسافة 57.3 مترًا.

بالنسبة للديناصور لدينا، دعونا نختار آكلة اللحوم المرعبة المفضلة لدى الجميع، أ الديناصور ريكس. تي ريكس تختلف في الحجم، ولكن لنفترض أن الكائن الذي يرغب الفضائيون في مراقبته يبلغ طوله 10 أمتار.

وتبلغ المسافة 66 مليون سنة ضوئية، وهو ارتفاع قليل. نحتاج إلى ذلك بالأمتار، لذلك بعد التحويل (“دعونا نرى، اضرب في 10 تريليون، واحمل 2،” وهكذا)، نحصل على مسافة مذهلة تبلغ 6.6 × 10²³ متر.

وبالتعويض بذلك في الصيغة، نجد أن أ تي ريكس يمكن رؤيته من تلك المجرة البعيدة وسيكون حجمه الظاهري حوالي 10^-21 درجة. هذا يساوي واحدًا على ستة مليون من الدرجة، أو zeptodegree، إذا كنت تحب البادئات الرياضية الممتعة. هذا صغير بشكل غير مفهوم. لكن لكي نكون منصفين، فالأمر بعيد جدًا.

رائع، هذا أحد سؤالين رئيسيين تمت الإجابة عليهما! الآن، ما حجم التلسكوب الذي تحتاجه لرؤية شيء ليليبوتي جدًا؟

قد تظن أن ما نحتاجه هو التكبير لرؤية الوحش من مسافة بعيدة، لكن هذا ليس هو الحال تمامًا. باختصار، شيء صغير وبعيد جدًا سيبدو كنقطة بلا أبعاد. إذا قمت بتكبير تلك النقطة في الصورة، فأنت تقوم فقط بتكبير البكسلات. لكي تراها أكثر من مجرد نقطة، عليك حلها. إذن ما نحتاج حقًا إلى رؤيته أ تي ريكس وليس نقطة عالية دقة.

الدقة هي خاصية متأصلة في جميع التلسكوبات وتعتمد في الغالب على حجم مرآة التلسكوب. هناك صيغة أخرى لذلك، تسمى نهاية دوز. ويمكن التعبير عنها أيضًا بعدة طرق مختلفة، ولكن إذا استخدمت الدرجات والأمتار، تصبح: الدقة بالدرجات = 3.2 × 10^-5 / D حيث D هو قطر مرآة التلسكوب بالأمتار. نحن نعرف حجم الجسم بالدرجات، لذا نريد إيجاد قيمة D. وعندما نفعل ذلك، نجد أن قطر التلسكوب يجب أن يكون 3.2 × 10¹⁶ متر (32 كوادريليون متر).

وهذا يعادل حوالي 3.4 سنة ضوئية، وهو ما يمكن أن يصنع تلسكوبًا كبيرًا عظيمًا. هذه مرآة تمتد لثلاثة أرباع المسافة إلى ألفا سنتوري!

وغني عن القول أننا لا نملك التكنولوجيا تمامًا بعد لبناء شيء من هذا القبيل. حتى لو كانت لدينا المعرفة اللازمة لبناء هذه المرآة، فإن الحصول على مواد البناء اللازمة سيكون أمرًا صعبًا: نظرًا لكثافة زجاج مرآة التلسكوب النموذجي وبافتراض أن سمك المرآة يبلغ ملليمترًا واحدًا فقط، فإن تي ريكس– مرآة الحل ستكون كتلتها حوالي 10³⁰ (واحد نونيليون) طن متري. تبين أن هذا أكثر من 100 مليون مرة كتلة الأرض. ربما ستحتاج إلى مداهمة جزء كبير من الكواكب الصخرية في مجرة ​​كبيرة وتدميرها وإعادة مزجها لبناء مرآة كهذه.

إذا كان الفضائيون المختلسون لدينا أذكياء بشكل خاص، فقد يتغلبون على ذلك عن طريق بناء مقياس تداخل فلكي بدلاً من ذلك. هذه مجموعة من التلسكوبات الأصغر حجمًا المنتشرة في بعض المناطق؛ وباستخدام تقنيات رياضية متطورة، يمكن دمج ملاحظاتهم لتقليد دقة تلسكوب واحد بحجم يساوي المسافة بين التلسكوبين الأصغر حجمًا والأبعد عن بعضهما البعض. ولكن حتى مع التوفير المادي الناتج عن هذا العمل الهندسي الإلهي، فإننا لا نزال نتحدث عن مليار تريليون طن متري من المرايا، وهو جزء لا بأس به من كتلة الأرض. أود أن أرى وجه المقاول الفضائي عندما يحصلون على تلك المهمة. (على افتراض أن لديهم وجهًا، هذا هو الحال).

من أجل المتعة فقط، لنفترض أن أصدقائنا الفضائيين قاموا بطريقة ما ببناء تلسكوب مناسب. وستظل هناك قضايا أخرى تنشأ، مثل كيفية توجيهها في الاتجاه الصحيح. مجرد تحريكها سيكون مهمة ضخمة. والأسوأ من ذلك أنهم سيحتاجون إلى إبقاءه مغلقًا على ديناصورنا الذي مات منذ فترة طويلة لبعض الوقت للحصول على عرض لائق. إن الحاجة إلى تتبع الهدف ليست مشكلة بسيطة لأن كل شيء في حركة: الأرض تدور وتدور حول الشمس؛ الشمس تتحرك عبر المجرة. المجرة تتحرك عبر الكون. ومجرة الكائنات الفضائية تحلق حولها أيضًا. هذه الحركة الظاهرة صغيرة بشكل لا يصدق على هذه المسافات الشاسعة، لكن تذكر مدى صغر حجمها بشكل سخيف تي ريكس يظهر! من على بعد 66 مليون سنة ضوئية، أ تي ريكس خافت جدًا؛ في تلك المسافة، حتى شمس سيكون خافتًا جدًا بحيث لا يمكن رؤيته باستخدام شيء مثل تلسكوب هابل الفضائي. قد تؤدي عدد لا يحصى من الحركات السماوية إلى تشويه الصورة ما لم يتم تصحيحها بطريقة أو بأخرى، وسأعترف بأنه ليس لدي أي فكرة عن كيفية إدارة ذلك. سواء كان التلسكوب عبارة عن مرآة متجانسة أو مصفوفة تداخلية خيالية، فسيكون كبيرًا جدًا بحيث يمكن للتأثيرات النسبية أن تلعب دورًا.

كل هذا غريب الأطوار إلى حد ما وممتع للعزف عليه، لكن له تداعيات فلكية في العالم الحقيقي. أحد أهداف علم الفلك هو بناء تلسكوب قوي بما يكفي لرؤية تفاصيل مثل السمات السطحية وأنماط السحب على الكواكب الخارجية البعيدة، تلك العوالم البعيدة التي تدور حول نجوم أخرى. مثل هذا التلسكوب يجب أن يكون ضخمًا، حتى لو كان مقياس تداخل، لكنه كذلك من الناحية الفنية ممكن – فحل مثل هذه التفاصيل بصريًا على كوكب بحجم الأرض، على بعد 10 سنوات ضوئية، على سبيل المثال، سيتطلب مصفوفة تلسكوب تمتد بضع مئات من الكيلومترات. نحن لسنا مستعدين لبناء ذلك الآن، ولكن ربما في غضون بضعة عقود.

كم سيكون من المدهش رؤية القارات على كوكب في نظام نجمي آخر؟ نحن فقط بحاجة إلى الإرادة للقيام بذلك؛ لدينا بالفعل القدرة العقلية. نحن لسنا ديناصورات، بعد كل شيء.