مناظرة عظيمة (علم الفلك)

هارلو شابلي (1885 – 1972)

هيبر دوست كورتيس (1872–1942)

عُقدت المناظرة الكبرى، المعروفة أيضًا بمناظرة شابلي-كورتيس، في 26 أبريل 1920 في المتحف الوطني الأمريكي ^في واشنطن العاصمة ، ^{بين الفلكيين} هارلو شابلي وهيبر كورتيس . وتمحورت المناظرة حول طبيعة ما يُسمى بالسدم الحلزونية وحجم الكون . اعتقد شابلي أن هذه السدم صغيرة نسبيًا وتقع ضمن أطراف مجرة ​​درب التبانة (التي كان يُعتقد آنذاك أنها مركز الكون أو وحدته )، بينما رأى كورتيس أنها في الواقع مجرات مستقلة، مما يعني أنها ضخمة وبعيدة للغاية. وبعد عام، عُرضت وجهتا النظر في المناظرة ووُسّع نطاقهما في ورقتين بحثيتين منفصلتين تحت عنوان "مقياس الكون".

في أعقاب النقاش العام، تمكن العلماء من التحقق من الأدلة الفردية التي قدمها كلا الفلكيين، ولكن فيما يتعلق بالنقطة الرئيسية المتمثلة في وجود مجرات أخرى، فقد ثبتت صحة رأي كورتيس.

كان هذا النقاش موضوع محاضرة ويليام إيليري هيل في ذلك العام، خلال اجتماع الأكاديمية الوطنية للعلوم في قاعة بيرد بالمتحف الوطني الأمريكي في واشنطن العاصمة ( متحف سميثسونيان للتاريخ الطبيعي حاليًا ). ^{[ 1 ]} لم يكن معظم أعضاء الأكاديمية الحاضرين في تلك الليلة من علماء الفلك. وشملت المواضيع التي نُوقشت في اجتماع ذلك العام نظرية النسبية لأينشتاين ، والأنهار الجليدية، وحتى مواضيع حيوانية أو بيولوجية، قبل اختيار نقاش حول "مقياس المسافة في الكون". ^{[ 2 ]} اتفق شابلي وكورتيس على صيغة يُقدم فيها كل منهما وجهة نظره المتعارضة في محاضرتين متتاليتين مدة كل منهما 40 دقيقة. عمل شابلي من نص مطبوع، وقدم مقدمة عامة عن علم الفلك قبل أن ينتقل إلى آرائه حول حجم الكون. ^{[ 3 ]} عمل كورتيس من مجموعة من الملاحظات، وقدم نقاط محاضرته في شرائح صور فوتوغرافية مطبوعة ومُسقطة . ^{[ 4 ]}

لا يوجد نص مكتوب للمناظرة؛ فقد تم تجميع محتواها على مر السنين من نص شابلي الأصلي المكتوب والمُعلّق عليه، وشرائح كورتيس (تم التخلص من نصه بعد المحاضرة)، ورسائل كلا المشاركين. ^{[ 5 ]}

قدّم شابلي حجته القائلة بأن مجرة ​​درب التبانة هي الكون بأكمله. ^{[ 6 ]} في عمله الفلكي، كان يُقدّر حجم مجرة ​​درب التبانة باستخدام العناقيد الكروية والمتغيرات القيفاوية الموجودة فيها. وقدّم للجمهور "كونًا" قطره 300,000 سنة ضوئية، مع وجود الشمس على أحد جوانبه. ^{[ 7 ]} كرّس معظم محاضرته لوصف الحجم الهائل لمجرة درب التبانة، وفي نهايتها جادل بأن " السدم الحلزونية " مثل مجرة ​​أندروميدا ما هي إلا أجسام تقع على حافة مجرة ​​درب التبانة نفسها. ودعم هذا الادعاء بالاستناد إلى أحجامها النسبية - فلو لم تكن مجرة ​​أندروميدا وغيرها من السدم الحلزونية جزءًا من مجرة ​​درب التبانة، بل كانت في الواقع أكوانًا جزرية مماثلة، فإن المسافة إليها، نظرًا لحجم مجرة ​​درب التبانة الهائل، ستكون مسافة لا يقبلها معظم علماء الفلك المعاصرين. ^{[ 8 ]}

من جهة أخرى، وصف كورتيس مجرة ​​درب التبانة بقطر 30,000 سنة ضوئية، أي عُشر حجم تلك التي افترضها شابلي، وزعم أن مجرة ​​أندروميدا وغيرها من "السدم" المماثلة هي مجرات منفصلة أصغر حجماً، أو " أكوان جزرية " (مصطلح ابتكره الفيلسوف إيمانويل كانط في القرن الثامن عشر ، والذي جادل أيضاً بأن "السدم الحلزونية" هي خارج المجرة). ^{[ 9 ]} وأظهر أن عدد المستعرات الجديدة في أندروميدا يفوق عددها في درب التبانة. ومن هذا المنطلق، تساءل عن سبب وجود عدد أكبر من المستعرات الجديدة في جزء صغير من درب التبانة مقارنةً بأجزاء أخرى منه، إذا لم تكن أندروميدا مجرة ​​منفصلة، ​​بل مجرد سديم داخل مجرة ​​الأرض. وقد أدى هذا إلى دعم فكرة أندروميدا كمجرة منفصلة ذات عمر مميز ومعدل حدوث مستعرات جديدة خاص بها. ^{[ 10 ]} لاحظ كورتيس أيضًا السرعات الشعاعية الكبيرة للسدم الحلزونية، مما يشير إلى أنها لا يمكن أن تكون مرتبطة جاذبيًا بمجرة درب التبانة في نموذج الكون ذي الجزيرة الواحدة. ^{[ 11 ]} وأشار كورتيس إلى تشابه في البنية يفسر سبب عدم رؤية السدم الحلزونية على طول مستوى مجرة ​​درب التبانة (المعروفة باسم منطقة التجنب )؛ إذ أن كلًا من مجرة ​​درب التبانة والسدم الحلزونية تحتوي على سحب غبار متشابهة على طول مستواها، وأن الغبار الموجود في مجرة ​​درب التبانة يحجب رؤيتنا للسدم الحلزونية. ^{[ 12 ]}

في عدد مايو 1921 من نشرة المجلس الوطني للبحوث، عُرضت وجهات نظر هارلو شابلي وهيبر كورتيس في النقاش، وتم توسيعها في أوراق بحثية تقنية مستقلة تحت عنوان "مقياس الكون". وقد تمكن شابلي وكورتيس من قراءة أوراق بعضهما البعض وتحرير أوراقهما النهائية المنشورة، مما مكّنهما من تقديم حجج مضادة أكثر دقة. ^{[ 13 ]}

في معرض حديثه عن تعليقاته خلال المناظرة، جادل شابلي بأن " السدم الحلزونية " مثل مجرة ​​أندروميدا هي ببساطة جزء من مجرة ​​درب التبانة. ودعم ادعاءه هذا بالرجوع إلى أحجامها النسبية - فلو لم تكن أندروميدا جزءًا من درب التبانة، لكانت المسافة بينها وبين المجرة في حدود 10⁸ ^سنة ضوئية - وهو نطاق لا يقبله معظم علماء الفلك المعاصرين . واستشهدت ورقة شابلي البحثية بعمل أدريان فان مانين ، عالم الفلك المرموق في ذلك الوقت، كدليل يدعم حجته. وكان فان مانين قد ادعى أنه رصد دوران مجرة ​​دولاب الهواء ، ^{[ 6 ]} وأنه إذا كانت مجرة ​​دولاب الهواء في الواقع مجرة ​​مستقلة، ويمكن رصد دورانها على مدى سنوات، فإن سرعتها المدارية ستكون هائلة، وسيكون هناك انتهاك للحد الأقصى للسرعة الكونية، أي سرعة الضوء في الفراغ . كما دعم شابلي مزاعمه بملاحظة مستعر في عام 1885 في "سديم" أندروميدا الذي تفوق لفترة وجيزة على السديم بأكمله، مما يشكل إنتاجًا للطاقة يبدو مستحيلاً إذا كانت أندروميدا في الواقع مجرة ​​منفصلة.

ردّ كورتيس على نقاط شابلي مشيرًا إلى أنه إذا كانت مجرة ​​درب التبانة وغيرها من المجرات الحلزونية صغيرة نسبيًا، فإن الفرق في سطوع المستعرات سيتوافق مع القيم المقبولة. وكتب أن سطوع مستعر عام 1885 في مجرة ​​أندروميدا كان حالة شاذة، وأنه يعتقد أن وجود نوعين من المستعرات ليس مستحيلاً. كما كتب في بحثه أن دوران السديم الحلزوني الذي قاسه فان مانين كان ضئيلاً للغاية (أقل من 25 عامًا من الملاحظات في محاولة لقياس دوران ضئيل للغاية لجسم سديمي)، لذا لا يمكن الوثوق بالنتائج. ^{[ 14 ]}

في وقت لاحق من عشرينيات القرن العشرين، أثبت إدوين هابل أن مجرة ​​أندروميدا تقع خارج مجرة ​​درب التبانة بقياس النجوم المتغيرة من نوع سيفيد ، مما أثبت صحة نظرية كورتيس. ^{[ 15 ]} من المعروف الآن أن مجرة ​​درب التبانة ليست سوى واحدة من بين ما يقدر بنحو 200  مليار مجرة ​​(2 × 10^ ¹¹ ) ^{[ 16 ]} إلى 2 تريليون (2 × 10¹² أو أكثر ^من المجرات في الكون المرئي. ^{[ 17 ] [ 18 ]} كما يتفق علماء الفلك عمومًا على أن المستعر الأعظم الذي أشار إليه شابلي في حججه كان في الواقع مستعرًا أعظم ، والذي يتجاوز سطوعه مؤقتًا إجمالي سطوع مجرة ​​بأكملها. أما في نقاط أخرى، فقد كانت النتائج متباينة (يقع الحجم الفعلي لمجرة درب التبانة بين الحجمين اللذين اقترحهما شابلي وكورتيس)، أو لصالح شابلي ( كانت الشمس قريبة من مركز المجرة في نموذج كورتيس، بينما وضع شابلي الشمس بشكل صحيح في المناطق الخارجية للمجرة). ^{[ 19 ]}

واتضح فيما بعد أن ملاحظات فان مانين كانت غير صحيحة - لا يمكن للمرء أن يرى مجرة ​​دولاب الهواء تدور خلال عمر الإنسان . ^{[ 12 ]}

استُخدمت صيغة المناظرة الكبرى لاحقًا لمناقشة طبيعة الأسئلة الأساسية في علم الفلك. واحتفاءً باليوبيل الماسي (الذكرى الخامسة والسبعين) للمناظرة الكبرى الأولى عام 1995، استضافت مؤسسة سميثسونيان مناظرة أخرى بعنوان "مقياس المسافة لانفجارات أشعة غاما "، بين بوهدان باتشينسكي ودونالد كيو لامب. ^{[ 20 ]} وأعقب ذلك مناظرتان أخريان بمناسبة الذكرى السنوية عامي 1996 و1998؛ ومناظرة رابعة بمناسبة الذكرى المئوية للمناظرة عام 2020. ^{[ 20 ]}

• شابلي، هـ.؛ كورتيس، هـ. د. (1921). "مقياس الكون" . نشرة المجلس الوطني للبحوث . 2 (الجزء 3، العدد 11): 171-217 . رمز Bibcode : 1921BuNRC...2..171S .(النسخة الأصلية من المناظرة.)
• "مناظرة شابلي-كورتيس في عام 1920" .(مصادر متعلقة بالنقاش على موقع ناسا الإلكتروني)
• تريمبل، ف. (1995). "مناقشة شابلي-كورتيس لعام 1920: الخلفية، والقضايا، والنتائج" (ملف PDF) . منشورات الجمعية الفلكية للمحيط الهادئ . 107 : 1133. Bibcode : 1995PASP..107.1133T . doi : 10.1086/133671 . S2CID 122365368 .