تشير دراسة جديدة إلى أن المادة المظلمة ، المادة الغامضة التي تشكل ربع كتلة وطاقة الكون ، قد تكون مصنوعة من جزيئات دقيقة وخفيفة للغاية. هذا الشكل "الغامض" من المادة المظلمة يُدعى أنه نظرًا لأن أطوال موجات هذه الجزيئات الصغيرة جدًا سيتم تلطيخها على مساحة ضخمة جدًا - كان من شأنه أن يغير مجرى التاريخ الكوني ويخلق خيوطًا طويلة ومتموجة بدلاً من المجرات المتكتلة في الكون المبكر ، حسب المحاكاة.
النتائج لها نتائج ملاحظية - التلسكوبات القادمة ستكون قادرة على النظر إلى هذه الفترة الزمنية المبكرة وربما تميز بين أنواع مختلفة من المادة المظلمة ، مما يسمح للفيزيائيين بفهم خصائصها بشكل أفضل.
المادة المظلمة هي مادة ضخمة غير معروفة موجودة في جميع أنحاء الكون. لا تصدر ضوءًا - ومن هنا جاء اسم المادة المظلمة - ولكن آثارها الجاذبية تساعد على ربط الحشود المجرية وتتسبب في دوران النجوم على حواف المجرات بشكل أسرع مما كانت ستفعل. يعتقد العديد من العلماء أن معظم المادة المظلمة باردة ، مما يعني أنها تتحرك ببطء نسبيًا. ولكن هناك أفكارًا مختلفة تمامًا ، مثل احتمال أن تكون صغيرة وضبابية ، مما يعني أنها ستتحرك بسرعة لأنها خفيفة جدًا.
"تُظهر عمليات المحاكاة التي أجريناها أن المجرات والنجوم الأولى التي تتشكل تبدو مختلفة تمامًا في كون ذي مادة مظلمة غامضة عن كون يحتوي على مادة مظلمة باردة" ، لاشلان لانكستر ، وهو طالب خريج في الفيزياء الفلكية بجامعة برينستون ، وشارك في تأليف ورقة بحث جديدة في مجلة Physical Review Letters ، أخبر Live Science.
أوضح لانكستر أن التكهنات الأكثر شيوعًا حول المادة المظلمة تشير إلى أنها تتكون من جسيمات ضخمة تفاعلية ضعيفة (WIMPs) ، والتي سيكون لها بضع عشرات أو مئات المرات من كتلة البروتون. تعتبر المحاكاة التي تستخدم هذا النوع من المادة المظلمة جيدة للغاية في إعادة إنشاء الهيكل الواسع للكون ، بما في ذلك الفراغات الشاسعة من المساحات الفارغة المحاطة بشعيرات طويلة من الغاز والغبار ، وهو تشكيل يُعرف بالويب الكوني. ولكن على نطاق أصغر ، تحتوي هذه النماذج على عدد من التناقضات التي يلاحظها الفلكيون باستخدام مقاريبهم. في هذا الرأي المعياري ، يجب أن تتراكم المادة المظلمة في مراكز المجرات ، ولكن لم يراها أحد يفعل ذلك.
على النقيض من ذلك ، فإن المادة المظلمة الضبابية ستكون ضوءًا محيرًا للعقل ، ربما جزء من مليار من مليار من مليار من كتلة الإلكترون ، وفقًا لبيان من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. قال لانكستر إن ميكانيكا الكم تنص على أنه يمكن أيضًا اعتبار الجسيمات بمثابة موجات ، مع أطوال موجية تتناسب عكسًا مع كتلتها. لذا فإن الطول الموجي لمثل هذا الجسيم الضوئي سيكون آلاف السنين الضوئية.
وبالتالي فإن المادة المظلمة غير الواضحة سوف تجد صعوبة في الالتحام معًا مقارنة بالمادة المظلمة الباردة ، WIMP. في عمليات المحاكاة ، أظهر لانكستر وشركاؤه أن كون المادة المظلمة الباردة يحتوي على مجرات تتشكل بسرعة نسبية من الهالات الكروية.
لكن لانكستر قال إن المادة المظلمة الغامضة ستندمج بدلاً من ذلك في سلاسل طويلة ومتموجة من المواد - "خيوط أكثر عمقًا من المجرات المتكتلة" - وستولد المجرات بعد ذلك أكبر وأكبر. ستواجه المادة المظلمة أيضًا صعوبة في التراكم في مراكز المجرات ، مما قد يفسر لماذا لا يلاحظ علماء الفلك هذا التكتل عندما ينظرون إلى المجرات.
ستتمكن أدوات مثل تلسكوب المسح السينوبتيكي الكبير (LSST) في تشيلي وتلسكوبات من فئة 30 مترًا يتم بناؤها حول العالم قريبًا من النظر إلى بعض الأيام الأولى للكون. وقال لانكستر إنه من المتوقع أن يبدأوا في أخذ البيانات في العقد المقبل ، مما يعني "إما أن نبدأ في رؤية آثار المادة المظلمة الضبابية ، أو نبدأ في استبعادها".
على الرغم من تكهنات باحثين آخرين حول المادة المظلمة الضبابية ، إلا أن المحاكاة الجديدة تقوم بعمل أكثر دقة في تحديد آثارها الكونية ، حسبما قال جيريما أوستريكر ، عالِم الفيزياء الفلكية بجامعة كولومبيا ، والذي لم يشارك في العمل.
وأضاف OStriker "هذا يساعد في تحديد تفاصيل تشكيل الهيكل في هذه النظرية المتغيرة". "وهي من أكثر النظريات المتنوعة إثارة للاهتمام."
قال لانكستر إن المحاكاة المستقبلية لفريقه قد تركز على التقاط المزيد من التفاصيل عن تأثيرات المادة المظلمة الغامضة ، مما قد يعطي علماء الفلك فكرة أفضل عما قد يتوقعونه من خلال التلسكوبات الخاصة بهم.
- 18 أكبر الألغاز التي لم تحل في الفيزياء
- أغرب 12 قطعة في الكون
- أصحاب السجلات الكونية: أكبر 12 كائنات في الكون
