قد تكون كتلة عملاقة من المادة المظلمة تتراوح كتلتها ما بين 20 إلى 60 مليون شمس، كامنة بالقرب من نظامنا الشمسي. قريب جدًا، ويبعد عنا 2340 سنة ضوئية فقط. يأمل علماء من جامعة ويسكونسن في ميلووكي (الولايات المتحدة الأمريكية) أن يتمكنوا أخيرًا من اكتشاف أول مجموعة من المادة المظلمة في مجرتنا وأن تقع بالقرب من نجمنا تمامًا. وطلب “م.ك” توضيح أساليب البحث التي يتبعها خبراء من مركز الفضاء التابع لمعهد ليبيديف للفيزياء.
المادة المظلمة هي جسم كوني، وهو بنية غير مرئية للكون، ولا ينبعث منها إشعاع كهرومغناطيسي. لذلك لا يستطيع العلماء رؤيته بالملاحظة المباشرة. وفي الوقت نفسه، هناك نسخة مفادها أن المادة المظلمة هي التي تخلق تأثير الجاذبية، مما يتسبب في دوران المجرات بنفس السرعة تقريبًا في المناطق الداخلية والخارجية، أي ككل واحد. وهذا يتناقض مع الوضع في نظامنا الشمسي، حيث لا يبدو أن مثل هذا التماثل موجود – على سبيل المثال، عطارد، الذي يقع بالقرب من مركز الكتلة، يدور بشكل أسرع، وجميع الكواكب الخارجية – أبطأ.
تقول فرضية شائعة أن المادة المظلمة يجب أن تنتشر عبر منطقة المجرة بأكملها في “طبقة” موحدة (يُعتقد أن هذا يعطي تأثيرًا موحدًا). المواقع المحلية، أي الهالات الأكثر كثافة من المادة المظلمة (أو الهالات الفرعية)، إذا كانت موجودة، تقع على مشارف الكون، ويرتبط بها التكوين الأولي للمجرات في الكون – بالفعل بعد 1-200 مليون سنة من الانفجار الكبير.
والآن، لا توجد مثل هذه الهالة الفرعية المتوقعة في أي مكان، ولكن ليس بعيدًا عن نظامنا الشمسي، على مسافة 2340 سنة ضوئية من الشمس، وهي قريبة جدًا وفقًا للمعايير الكونية. تبلغ كتلتها حوالي 20-60 مليون كتلة شمسية. وساعدوا في “اكتشاف” نجومها النابضة، التي تم اكتشافها عام 1967. وهي نجوم نيوترونية ضخمة تدور بسرعة حول محورها، مما يحدث حوالي دورة واحدة في الثانية. وفي الوقت نفسه، تنبعث منها شعاع قوي من موجات الراديو على شكل كشاف ضوئي، ويسجله العلماء على الأرض باستخدام التلسكوبات الراديوية.
وكما أوضح MK في مركز الفضاء الكوني التابع لمعهد ليبيديف للفيزياء، عند اكتشاف هالات المادة المظلمة، استخدم العلماء إشارات قادمة من ما يسمى بالنجوم النابضة الثنائية. كقاعدة عامة، إذا كان النجم النابض في مثل هذا الزوج يدور لمدة ثانية واحدة، فإن رفيقه سوف يدور بشكل أسرع بكثير – بسرعة حوالي ألف دورة في الثانية. إنه أهم جسم يجب مراقبته، لأنه كلما زاد سرعة دورانه، أصبح أكثر ملاءمة لاكتشاف التأثيرات فائقة الدقة المرتبطة بتباطؤه (الناجم عن مظاهر النسبية، وإشعاع موجات الجاذبية، وما إلى ذلك). وفقا لدراسة أجراها علماء أمريكيون من ميلووكي، فإن شعاع الضوء من مثل هذه النبضة بالمللي ثانية يتباطأ. وذكروا في مقالة Physical Review Letters أن التغير في سرعته يمكن تفسيره بوجود مادة مرئية، أي المادة الباريونية، لكن لم يتم اكتشافها في منطقة الدراسة (تم التحقق من ذلك من خلال مقارنة موقع الجسم الغامض مع خرائط النجوم والغازات وغيرها من الأجسام ذات المادة العادية).
لذلك، خلص العلماء إلى أن التغير في سرعة دوران النبضات السريعة لا يمكن تفسيره بأي شيء سوى وجود جسم ضخم غير مرئي على طول مسار أشعته، أو هالة من المادة المظلمة. درس الباحثون الأجسام PSR J1640+2224 وPSR J1713+0747. تُظهر النجوم النابضة في هذه الأنظمة الثنائية انحرافات جاذبية غريبة تحدث بشكل متزامن.
وقال البروفيسور فيليب تشانغ، أحد مؤلفي البحث: “هناك عدد قليل من النجوم النابضة، وأجسام أخرى بالقرب منها، وشيء ما في هذه المنطقة يسحب هذه النجوم النابضة في اتجاه غريب لم نتوقعه”.
وهكذا، تظهر الصورة على النحو التالي: المجرات مغمورة في سحب رقيقة من المادة المظلمة – الهالات، حيث تنتشر الهالات الفرعية الأصغر (أساسا تكاثف المادة المظلمة). وواحدة من هذه المناطق الفرعية ليست بعيدة جدًا عنا.
وأتساءل عما إذا كان هناك أي إصدار آخر؟ وفقا للعلماء الروس، على الرغم من أن الناس يناقشون بنشاط جميع أنواع الأخبار المتعلقة بالمادة المظلمة، إلا أن حقيقة وجودها بأي شكل من الأشكال (هالة أو هالة فرعية) لم يتم إثباتها بشكل مقنع بعد. إحدى الحجج التي تقول بأنه قد لا يكون موجودًا على الإطلاق هو عدم وجود علامات عليه في النظام الشمسي. منذ حوالي 10 إلى 15 عامًا، كان لا يزال هناك مجموعة كبيرة إلى حد ما من الفيزيائيين الذين يعتقدون أن تأثيرات المادة المظلمة يمكن تفسيرها بظواهر أخرى: على سبيل المثال، انحناء الفضاء، والهندسة الخاصة للفضاء الشاسع، وما إلى ذلك. لكن هذه النسبة انخفضت تدريجيًا مؤخرًا – أصبحت فرضية وجود المادة المظلمة تقريبًا الفرضية الرئيسية للعلماء.
وفقًا لمؤلفي الورقة، الآن، بعد الاكتشاف الأول للهالات الفرعية للمادة المظلمة، فقد وضعوا لأنفسهم هدف رسم خريطة للسماء بأكبر عدد ممكن من هذه الهالات الفرعية في جميع أنحاء المجرة.