في اللحظات الأولى من الانفجار الكبير، تم تشكيل عنصرين: الهيدروجين والهيليوم. ومن الناحية الفنية، تم أيضًا إنتاج أصغر آثار العناصر الخفيفة مثل الليثيوم، ولكن لم يكن هناك أي عواقب. كان الكون المبكر يحتوي على حوالي 3 أجزاء من الهيدروجين إلى جزء واحد من الهيليوم. جميع العناصر الأثقل، من الأكسجين الموجود في رئتيك إلى الحديد الموجود في دمك، تم إنشاؤها من خلال عمليات فيزيائية فلكية. تندمج في النجوم، أو تتشكل في المستعرات الأعظم، أو تتناثر نتيجة اصطدام النجوم النيوترونية. وحتى في الكون الحالي، فإن العناصر الأثقل نادرة جدًا من الناحية الكونية، لدرجة أن علماء الفلك يجمعونها جميعًا على أنها المعادن.
إحدى الطرق التي يدرس بها علماء الفلك الانفجار الكبير هي الوفرة النسبية للعناصر المختلفة. على وجه الخصوص، الوفرة البدائية للهيدروجين والهيليوم. قد يبدو ذلك سهلاً، حيث أنهما كانا العنصرين اللذين تشكلا نتيجة الانفجار الكبير، ولكن هناك مشكلة. على الرغم من أن كل الهيليوم الذي نلاحظه قد تشكل أثناء الانفجار الكبير، إلا أنه لم يكن كل الهيليوم الذي نلاحظه قد تشكل. تم تشكيل معظم الهيليوم في البداية، ولكن الهيليوم هو أيضًا المنتج الثانوي الأكثر شيوعًا للاندماج النجمي. لذلك، بينما تنتج النجوم كل الذرات التي نحتاجها لصنع مراكز البيانات ودمى لابوبو، فإنها تنتج أيضًا الكثير من الهيليوم. وهذا يعني أن الوفرة النسبية للهيليوم تزايدت على مدى مليارات السنين، وهذا يؤدي إلى تحريف البيانات.
مقارنة هذه النتيجة بالمقاييس الكونية الأخرى لوفرة الهيليوم. الائتمان: يه، تسونغ هان، وآخرون
التلسكوب الكبير ذو العينتين ذو وفرة الهيليوم البدائية (LBT Yص) يحاول المشروع التغلب على هذه المشكلة وقد نشر مؤخرًا سلسلة من النتائج. وركزت الدراسة على قياس مستويات الهيدروجين والهيليوم داخل المجرات الفقيرة بالمعادن. المجرات البعيدة التي تحتوي في الغالب على نجوم مبكرة، لذلك لا تحتوي على الكثير من العناصر الثقيلة. والفكرة هي أنه إذا كانت تحتوي على نسبة منخفضة من المعادن، فهي أيضًا غير ملوثة بالهيليوم النجمي.
واستنادًا إلى عينة من مناطق الغاز بين النجوم ضمن 54 مجرة، وجد الفريق أن الهيليوم البدائي يشكل 24.58% من المادة الأولية للكون من حيث الكتلة. ويتفق هذا جيدًا مع تقديرات ملاحظات بلانك لخلفية الموجات الميكروية الكونية، والتي أعطت نتيجة قدرها 24.67%. وتعزز هذه النتيجة إحدى الركائز الثلاث لنموذج الانفجار الكبير.
وبمقارنة هذه النتيجة مع المزيد من المقاييس المحلية لوفرة الهيليوم، وجد الفريق أن حوالي 90% من الهيليوم الكوني بدائي، في حين أن الـ 10% الأخرى تشكلت من خلال الاندماج النجمي. وهذا يعطينا أدلة على معدل تكوين النجوم داخل المجرات. ويمكن أن يساعدنا أيضًا على فهم كيفية تشكل العناصر المختلفة بشكل أفضل.
مرجع: سكيلمان، إيفان د.، وآخرون. “LBT Yص مشروع. I. تحديد محسن لوفرة الهيليوم البدائية – وصف المشروع، واختيار العينة، والملاحظات، والمنهجية.” مجلة الفيزياء الفلكية 1008.2 (2026): 237.
مرجع: أفير، إريك، وآخرون. “LBT Yص مشروع. رابعا. قيمة جديدة لوفرة الهيليوم البدائية.” مجلة الفيزياء الفلكية 1008.2 (2026): 240.
مرجع: نعم، تسونغ هان، وآخرون. “LBT Yص مشروع. V. الآثار الكونية لتحديد جديد للبدائية 4هو.” مجلة الفيزياء الفلكية 1008.2 (2026): 241.
