السنة الضوئية

مسافة لا زمن

يوحي الاسم بمدة زمنية، لكن السنة الضوئية تقيس المسافة. إنها المسافة التي يقطعها الضوء في الفضاء الفارغ خلال سنة واحدة.

يقطع الضوء نحو 300,000 كم كل ثانية. اضرب ذلك في عدد ثواني السنة تحصل على نحو 9.46 تريليون كم. ويعرّف الاتحاد الفلكي الدولي السنة لهذا الغرض بأنها سنة يوليانية طولها 365.25 يومًا بالضبط.

يصعب تخيّل أرقام مثل تريليونات الكيلومترات، ويثقل كتابتها. أما القول إن نجمًا يبعد 4 سنوات ضوئية فأقصر، ويحمل ميزة إضافية: فهو يخبرك أيضًا أن الضوء الذي تراه غادر ذلك النجم قبل نحو 4 سنوات.

ثلاث مساطر: الوحدة الفلكية والسنة الضوئية والفرسخ

يختار الفلكيون الوحدة التي تناسب المهمة، كما تستعمل السنتيمترات لقياس كتاب والكيلومترات لرحلة بالسيارة.

الوحدة الفلكية هي متوسط المسافة بين الأرض والشمس، نحو 150 مليون كم. وهي مناسبة داخل المجموعة الشمسية. فالمشتري يقع على بعد نحو 5.2 وحدة فلكية من الشمس، ونبتون على بعد نحو 30. وتساوي السنة الضوئية نحو 63,000 وحدة فلكية.

أما الفرسخ الفلكي فهو الوحدة التي يفضّلها الفلكيون المحترفون غالبًا للنجوم والمجرات، ويساوي نحو 3.26 سنة ضوئية. ويأتي اسمه الإنجليزي (parsec) من «ثانية اختلاف المنظر»، لأنه مرتبط مباشرة بطريقة اختلاف المنظر الموصوفة أدناه. وكثيرًا ما تُعطى المسافات الكبيرة بالكيلوفرسخ (الآلاف) أو الميغافرسخ (الملايين).

كم تبعد النجوم والمجرات؟

أقرب نجم إلى الشمس هو بروكسيما قنطورس، قزم أحمر صغير يبعد نحو 4.24 سنة ضوئية. وهو جزء من نظام ألفا قنطورس، الذي يقع نجماه الألمع على بعد نحو 4.37 سنة ضوئية. وحتى بسرعة أسرع مركباتنا الفضائية، ستستغرق الرحلة إليه آلاف السنين.

تبعد الشِّعرى اليمانية، ألمع نجم في سماء الليل، نحو 8.6 سنة ضوئية. وكثير من النجوم التي تراها دون مقراب تقع على بعد بضع مئات إلى بضعة آلاف من السنين الضوئية.

يزيد عرض مجرتنا، درب التبانة، على 100,000 سنة ضوئية، وتقع الشمس على بعد قرابة 26,000 سنة ضوئية من مركزها. أما مجرة المرأة المسلسلة، جارتنا الكبيرة، فتبعد نحو 2.5 مليون سنة ضوئية. وفي ليلة مظلمة بلا قمر تظهر لطخة باهتة، ما يجعلها من أبعد الأشياء التي تراها العين البشرية دون أداة.

قياس المسافة باختلاف المنظر

ضع إصبعًا أمام وجهك وأغمض عينًا ثم الأخرى. يبدو إصبعك وكأنه يقفز أمام الخلفية. هذا الانزياح هو اختلاف المنظر، وكلما اقترب الإصبع كبرت القفزة.

يفعل الفلكيون الشيء نفسه مستخدمين مدار الأرض. فهم يصوّرون نجمًا قريبًا، ثم يصوّرونه ثانية بعد ستة أشهر، حين تكون الأرض في الجهة المقابلة من الشمس. فيتزحزح النجم قليلًا جدًا أمام نجوم أبعد بكثير. وقياس هذه الزاوية الدقيقة مع معرفة حجم مدار الأرض يعطي المسافة بهندسة بسيطة.

الزوايا صغيرة للغاية، أقل بكثير من عرض شعرة بشرية تُرى من الطرف الآخر لملعب كرة قدم. وقد قاست بعثة غايا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية اختلاف المنظر لأكثر من مليار نجم، فبنت أدق خريطة ثلاثية الأبعاد لمجرتنا حتى الآن.

الشموع المعيارية للكون البعيد

تتوقف طريقة اختلاف المنظر عن العمل حين تبعد النجوم كثيرًا فلا يمكن قياس الانزياح. وللمسافات الأكبر يستعمل الفلكيون الشموع المعيارية، وهي أجرام يُعرف لمعانها الحقيقي.

الفكرة كفكرة مصباح الشارع. فإذا عرفت مدى سطوع المصباح حقًا، فإن خفوته الظاهر يخبرك ببعده. والنجوم القيفاوية المتغيرة مثال على ذلك: فهي تنبض في لمعانها، وطول النبضة يكشف لمعانها الحقيقي. وقد اكتشفت هنريتا ليفيت هذه العلاقة في مطلع القرن العشرين.

وأبعد من ذلك، يعمل نوع معين من النجوم المتفجرة، يُسمى المستعر الأعظم من النوع Ia، شمعة معيارية شديدة السطوع. ويمكن رؤية هذه المستعرات عبر مليارات السنين الضوئية. وكل طريقة تُعايَر بالتي قبلها، لذا يسمي الفلكيون السلسلة كلها سلّم المسافات الكوني.

لماذا يهم ذلك

المسافة من أصعب الأشياء قياسًا في علم الفلك، ومع ذلك يعتمد عليها كل شيء تقريبًا. فمن دون معرفة بعد نجم لا يمكننا حساب لمعانه الحقيقي أو حجمه أو عمره.

وتذكّرنا السنة الضوئية أيضًا بأن الرؤية ليست فورية أبدًا. فحين تنظر إلى المرأة المسلسلة، ترى ضوءًا غادرها قبل أن يوجد الإنسان الحديث. فالمسافة والتاريخ منسوجان معًا في كل منظر لسماء الليل.