يمكن حل ثلاثة ألغاز في عالمنا باستخدام نظرية المادة المظلمة الجديدة

تشير دراسة جديدة إلى أن نوعًا جديدًا من المادة المظلمة ذاتية التفاعل يمكن أن يوفر حلولاً لثلاثة ألغاز كونية مختلفة جدًا.

اللغز الأول الذي يمكن حله يتعلق بوجود كتلة شديدة الكثافة من المادة تم اكتشافها في النظام جفاس B1938+666، والتي تكون عدسة الجاذبية، أو مشوهة بشكل واضح، وذلك بفضل غرابة النسبية العامة. والثاني يتعلق بـ “ندبة” مرئية في تيار من النجوم يسمى جي دي-1. يبدو في الأساس وكأنه جسم كثيف وغير مرئي ممزق عبر الدفق. وأخيرًا، هناك التكوين المحير لعنقود نجمي غير عادي يُسمى فورناكس 6 في مجرة ​​فورناكس التابعة لمجرة المجرة. درب التبانة، والذي كان من الممكن أن يحدث إذا كانت هناك رقعة كثيفة من المادة المظلمة بمثابة مصيدة جاذبية تلتقط النجوم العابرة.

يجادل البحث الجديد بأنه إذا المادة المظلمة “يتفاعل مع نفسه، وهذا يمكن أن يفسر هذه المواقف الثلاثة الفريدة.” والأمر المذهل هو أن نفس الآلية تعمل في ثلاثة أماكن مختلفة تمامًا – عبر الكون البعيد، وداخل مجرتنا، وفي مجرة ​​تابعة مجاورة،” هاي بو يو من جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد ومركز علم الكونيات التجريبي والأجهزة، قال في بيان. “تُظهر جميعها كثافات يصعب التوفيق بينها وبين المادة المظلمة في النموذج القياسي ولكنها تنشأ بشكل طبيعي في المادة المظلمة التي تتفاعل ذاتيًا.”

ولكن ماذا يعني حقًا أن “تتفاعل” المادة المظلمة مع نفسها، ولماذا يعد ذلك انحرافًا عن الصورة “القياسية” لهذه المادة الغامضة؟

المادة المظلمة المعادية للمجتمع لا يمكنها تفسير هذه الألغاز

أولاً، دعونا نلقي نظرة سريعة على ماهية المادة المظلمة حقًا.

تمثل المادة المظلمة حوالي 85% من المادة الموجودة في الكون، مما يعني أنها “تفوق” المادة العادية التي تتكون من النجوم والكواكب والأقمار وأجسادنا بنسبة حوالي خمسة إلى واحد. يعرف العلماء أن المادة المظلمة لا يمكن أن تتكون من البروتونات والإلكترونات والنيوترونات التي تشكل الذرات التي تشكل كل ما نراه حولنا، لأن تلك الجسيمات تتفاعل مع الضوء (بشكل أكثر دقة، الإشعاع الكهرومغناطيسي) – وأي شيء يتكون من المادة المظلمة لا يفعل ذلك.

وهذا يعني أيضًا أن المادة المظلمة غير مرئية بالنسبة لنا، ولا يمكن اكتشافها إلا من خلال تفاعلها مع الجاذبية وتأثير ذلك على المادة اليومية والضوء. وبشكل منفصل، فإن أفضل نظرية لدينا حتى الآن عن التطور الكوني هي النموذج القياسي لعلم الكون، المعروف أيضًا باسم نموذج لامدا للمادة المظلمة الباردة (LCDM). في نموذج LCDM، تكون المادة المظلمة “باردة”، مما يعني أن جزيئاتها تتحرك ببطء ولا تتصادم عندما تلتقي، بل تمر عبر بعضها البعض دون أن تتفاعل مثل الأشباح الكونية المعادية للمجتمع.

وهكذا، على عكس المادة المظلمة الباردة، يمكن لجسيمات المادة المظلمة التي تتفاعل ذاتيًا أن تتصادم مع بعضها البعض، وتتبادل الطاقة والزخم. يمكن أن تؤدي هذه التفاعلات إلى ما يسمى بـ “الانهيار الحراري الجاذبية”، مما يؤدي إلى إنشاء نوى كثيفة ومضغوطة من المادة المظلمة.

قال يو: “الفرق يشبه حشدًا من الناس يتجاهلون بعضهم البعض مقابل حشد يصطدم فيه الجميع باستمرار ببعضهم البعض”. “في المادة المظلمة التي تتفاعل مع نفسها، يمكن لهذه التفاعلات أن تعيد تشكيل البنية الداخلية لهالات المادة المظلمة بشكل كبير. والمادة المظلمة التي تتفاعل مع نفسها يمكن أن تصبح كثيفة بما يكفي لتفسير هذه الملاحظات.”

قال يو: “الفرق يشبه حشدًا من الناس يتجاهلون بعضهم البعض مقابل حشد يصطدم فيه الجميع باستمرار ببعضهم البعض”. “في المادة المظلمة ذاتية التفاعل، يمكن لهذه التفاعلات أن تعيد تشكيل البنية الداخلية لهالات المادة المظلمة بشكل كبير.”

باختصار، تسمح هذه الوصفة الخاصة بالمادة المظلمة ذاتية التفاعل بوجود نوى مادة مظلمة كثيفة مع مورفولوجيا يمكن أن تفسر الجوانب الغريبة للأجسام الفلكية مثل كتلة المادة فائقة الكثافة التي لوحظت في JVAS B1938+666 و”ندبة” GD-1 – لكن المادة المظلمة غير المتفاعلة لا تستطيع ذلك. وأضاف يو: “المادة المظلمة التي تتفاعل مع نفسها يمكن أن تصبح كثيفة بما يكفي لتفسير هذه الملاحظات”.

تم نشر بحث الفريق في 9 أبريل في المجلة رسائل المراجعة البدنية.