إذا كان هناك شيء اعتقد الفيزيائيون أنهم واضحون بشأن المادة المظلمة، فهو أنه نظرًا لأنها لا تنبعث من أي نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي، فإن جزيئاتها لا يمكنها التفاعل مع جزيئات المادة العادية، تلك التي تشكل الكواكب والنجوم والمجرات، باستثناء من خلال الجاذبية.
لكن دراسة جديدة أجراها علماء في المدرسة الدولية للدراسات المتقدمة (SISSA) في إيطاليا وجدت، لأول مرة، دليلا على وجود تفاعل مباشر بين نوعي المادة.
في مقال نشر مؤخرًا في "علم الفلك والفيزياء الفلكية"، يقترح الباحثون أنه في مركز المجرات الحلزونية توجد منطقة علمية واسعة تتكون بشكل أساسي من جزيئات المادة المظلمة في المجرات الحلزونية.
حيث تتفاعل هذه الجسيمات مع جزيئات المادة العادية. وهو الأمر الذي جاء في صراع مباشر مع النظريات السائدة.
وفي الدراسة، التي قادها جوري شارما وباولو سالوتشي، من SISSA، وجلين فان دير فيف، من جامعة فيينا، قام الباحثون بفحص عدد كبير من المجرات، من تلك الأقرب إلى مجرتنا إلى أكثر من 7.000 مليارات سنة. ضوء بعيد.
وفقًا للمؤلفين، يمثل هذا البحث الجديد خطوة كبيرة إلى الأمام في فهمنا للمادة المظلمة، وهي المادة المراوغة التي ظل الفيزيائيون يتابعونها دون نجاح لعقود من الزمن. نظرًا لأنها لا تنبعث منها أي إشعاعات، فلا يمكن اكتشاف المادة المظلمة مباشرةً باستخدام التلسكوبات. لكن العلماء يعرفون وجوده بسبب تأثيرات الجاذبية التي يسببها في المادة العادية، والتي يمكننا رؤيتها. وهي أكثر وفرة بأربع مرات من المواد التي شكلت النجوم والمجرات، وتعتبر المادة المظلمة هي "الهيكل العظمي" للكون. وبدونها، لا يمكن للمجرات والهياكل الكبيرة التي نلاحظها أن توجد.
يوضح جوري شارما: "إن وجودها المهيمن في جميع المجرات ينبع من حقيقة أن النجوم وغاز الهيدروجين يتحركان كما لو كانا محكومة بعنصر غير مرئي". وحتى الآن، تركزت محاولات مراقبة هذا "العنصر" على المجرات القريبة.
قارن بين المجرات القديمة
«ومع ذلك، يواصل الباحث- في هذه الدراسة حاولنا، لأول مرة، مراقبة وتحديد توزيع كتلة المجرات الحلزونية ذات الشكل الشكلي للمجرات الأقرب، ولكن أبعد بكثير، حتى مسافة 7.000 مليون سنة ضوئية.
ويضيف باولو سالوتشي من جانبه أنه "من خلال دراسة حركة النجوم في حوالي 300 مجرة بعيدة، اكتشفنا أن هذه الأجسام تحتوي أيضًا على هالة من المادة، وأنه بدءًا من مركز المجرة، فإن هذه الهالة لها في الواقع منطقة مظلمة فيه." وكثافته ثابتة. وهي ميزة، بالمناسبة، لاحظتها بالفعل في دراسات رصينة للمجرات القريبة، والتي كان بعضها أيضًا من عمل SISSA.
الحصول على أكبر وأكبر
وكشف التحقيق الجديد أن هذه المنطقة الوسطى لديها شيء غير متوقع على الإطلاق وغير متوقع في ما يسمى بـ "النموذج القياسي لعلم الكونيات". بالنسبة لشارما "نتيجة للتناقض بين خصائص المجرات الحلزونية القريبة والبعيدة، أي بين المجرات الحالية ومجراتها".
أسلافنا منذ سبعة آلاف عام، تمكنا من رؤية أنه ليس فقط منطقة غير مفسرة ذات كثافة ثابتة من المادة المظلمة موجودة في منطقتنا، ولكن أيضًا أبعادها تزداد مع مرور الوقت، كما لو كانت هذه المناطق تخضع لعملية توسع. التخفيف .» إنه أمر يصعب للغاية تفسيره، إذا لم يكن هناك تفاعل بين جسيمات المادة المظلمة مع جزيئات المادة العادية، كما تنبأت النظرية الحالية.
يضيف شارما: "في بحثنا، نقدم دليلاً على وجود تفاعل بين المادة المظلمة والمادة العادية، والذي مع مرور الوقت يبني ببطء منطقة ذات كثافة ثابتة من مركز المجرة إلى الخارج". ولكن هناك المزيد.
"من المثير للدهشة،" يشرح سالوتشي، "أن هذه المنطقة ذات الكثافة الثابتة تتوسع بمرور الوقت. إنها عملية بطيئة للغاية، ولكنها لا ترحم. أبسط تفسير هو أنه في وقت مبكر، عندما تشكلت المجرة، كان توزيع المادة المظلمة في الهالة الكروية يتوافق مع تنبؤات النظرية، مع ذروة الكثافة في المركز. وفي وقت لاحق، تشكل قرص مجري يميز المجرات الحلزونية، وتحيط به هالة كثيفة للغاية من جزيئات المواد الغامضة. وبمرور الوقت، فإن تأثير التفاعل الذي نقترحه يعني أن هذه الجسيمات التقطتها النجوم، أو قُذفت إلى الأطراف الخارجية للمجرة، بشكل متناسب مع الزمن ووصلت أخيرًا إلى تلك الموجودة في القرص النجمي المجري، كما وصفنا في المقال. ".
"نتائج الدراسة - يختتم شارما - تثير أسئلة مهمة حول سيناريوهات بديلة تصف جسيمات المادة المظلمة (بصرف النظر عن النظرية السائدة Lambda-CDM)، مثل المادة المظلمة الساخنة، والمادة المظلمة التفاعلية، والمادة المظلمة خفيفة الوزن".
ووفقا للباحثين، فإن خصائص المجرات البعيدة جدا في المكان والزمان "توفر لعلماء الكونيات بوابة حقيقية لسماع أسرار المادة المظلمة أخيرا".
