الفضاء

في المجرتين لم تجد المادة المظلمة. ما الذي يحدث

كما يشير تموج في البركة ،أن شخصًا ما ألقى حجرًا أو ركض عدادًا للمياه أو قفز على ضفدع ، فإن وجود مادة غامضة - المادة المظلمة - يتحدد بتأثيره الواسع على الفضاء. لا يستطيع علماء الفلك مراقبة ذلك مباشرة ، لكن جاذبية المادة المظلمة تحدد ولادة المجرات وشكلها وحركتها. هذا يجعل اكتشاف العام الماضي غير متوقع تمامًا: في مجرة ​​غريبة ومنتشرة ، لم يتم العثور على أي مادة مظلمة على الإطلاق. هل تعتقد أن هذا كل شيء؟ كما لو لم يكن كذلك.

المجرات بدون مادة مظلمة

وقد رحب بعض العلماء هذا الاكتشاف. أعرب آخرون عن شكوكهم ، وانتقدوا قياس مسافة وحركة المجرة. إن المخاطر كبيرة: إذا لم يكن هناك فعلاً ما يكفي من المادة المظلمة في هذه المجرة ، فسيؤكد ذلك بشكل مفارقة وجود هذه المادة.

وهكذا ، حصل الفريق الأصليدليل إضافي يدعم اكتشافه الأولي. بالإضافة إلى ذلك ، تم اكتشاف مجرة ​​ثانية لها أعراض مشابهة. عندما كانت هناك مجرة ​​فائقة الاختفاء خالية من المادة المظلمة (للوهلة الأولى) ، هناك الآن مجرتان.

"يمكن دومًا شطب كائن واحد باعتباره وحيد القرن ،يقول مايكل بويلان كولشين ، عالم الفلك بجامعة تكساس في أوستن ، الذي لم يشارك في هذه الدراسة ، ولكن بمجرد العثور على حدين ، تبدأ في التفكير في الوجود المحتمل للوحيدات. "ثم تبدأ في التفكير في المكان الذي أتوا منه ، وما هي خصائصهم ومدى شيوعها."

أبحث عن حيدات

المجرتين التي تهمنا هي قاتمة جدا وبعيدة عن الأرض: بدأت الفوتونات من مجموعات النجوم تسير نحو كوكبنا في الأيام الأخيرة من الديناصورات ، منذ حوالي 65 مليون سنة. تبلغ مساحة المجرة الأولى NGC 1052-DF2 حجم درب التبانة ، ولكنها تحتوي على نجوم أقل 100 مرة. تقع المجرة الجديدة NGC 1052-DF4 في نفس الجزء من السماء وتتماثل تقريباً في الحجم والكتلة.

في مارس من العام الماضي ، بقيادة العلماء شانينشر دانيال وبيتر فان دوكوم من جامعة ييل دراسة تقدر حجم NGC 1052-DF2 ، مع ملاحظة ضوء النجوم ، وكذلك حركات مجموعات النجوم المحيطة بها. إذا احتوى NGC 1052-DF2 على مادة مظلمة بقدر ما يتوقعه الفلكيون منه عادة ، فإن المادة المظلمة ستزيد السرعات المدارية لهذه الظواهر النجمية. لكنها تتحرك ببطء ، مما يعني أن المادة المظلمة مفقودة. يزعم النقاد أن سرعات مجموعات النجوم هذه قد تم حسابها بشكل غير صحيح - وحتى لو كانت حساباتهم صحيحة ، فإن حجم عينة المجموعات المكونة من 10 نجوم فقط كان متواضعًا للغاية بحيث لا يمكن تحديد احتياطيات المادة المظلمة بشكل موثوق في NGC 1052-DF2.

في أكتوبر ، قرر دانييلي معالجة هذه المشكلة ،باستخدام تقنية مختلفة. استولت على Keck Cosmic Web Imager ، وهي أداة جديدة تم تثبيتها مؤخرًا خلف تلسكوب كيك العملاق في هاواي ، وهو مرآة أولية بطول 10 أمتار. يمكن لهذا الجهاز قياس الضوء من الأجسام الباهتة للغاية بدقة عالية للغاية ، مما يجعله أداة مثالية لدراسة المجرات فائقة الانتشار مثل NGC 1052-DF2. تبين أن هذه الأداة جيدة جدًا لدرجة أن دانيال لم يعد مضطرًا لدراسة حركات مجموعة النجوم لتحديد كتلة المجرة. بدلاً من ذلك ، يمكن أن تحصل الكتلة بشكل مباشر ، مباشرة باستخدام ضوء النجوم من المجرة.

من حيث المعلومات ، يحتوي ضوء النجومالكثير منها من خلال تقسيم الضوء إلى الألوان المكونة له (وهذا ما يسمى التحليل الطيفي) ، يمكن للعلماء تحديد تكوين النجم وعمره واتجاه الحركة في الفضاء والسرعة. يتم نقل معظم هذه المعلومات في شكل خطوط طيفية - عناصر خطية مضمنة في طيف النجم بسبب الإشعاع أو امتصاص العناصر الكيميائية المختلفة. تقيس أداة Keck طيف حوالي 10 ملايين نجوم في مجرة ​​DF2. يعطي حجم الفارق بين أسرع وأبطأ النجوم في المجرة فكرة عن مقدار تفاعل المادة معهم. وكلما زاد الأمر - الظلام أو البعض الآخر - زاد الاختلاف في سرعات النجوم.

"لدهشتنا الخاصة ، قمنا بقياسيقول دانيال: "الخطوط الطيفية الضيقة للغاية التي لا تترك سوى مساحة ضئيلة للغاية لكتلة أكبر من الكتلة التي أدخلتها النجوم في المجرة". المادة المظلمة هي ببساطة لا مكان.

وفي الوقت نفسه ، إريك Emcell من الجنوب الأوروبياكتشف المرصد وزملاؤه المجرة باستخدام التلسكوب الكبير جداً في صحراء أتاكاما الشيلية. اكتشفوا أيضًا تشتتًا منخفض السرعة يدعم سيناريو المادة المظلمة الغائب.

نيكولاس مارتن ، عالم فلك من ستراسبورغكانت الجامعة في فرنسا واحدة من منتقدي المقال الأصلي. في ورقة لاحقة نشرت العام الماضي ، قال إنه كان من الصعب للغاية تقدير كتلة مجرة ​​DF2 بناءً على تحركات الكتلة النجمية المحيطة. لكن مارتن يقول إنه مطمئن من النتائج الأخيرة لدانيال وإيمسل.

"أصبح هذا ممكنًا بفضل الأجهزة الجديدة ،الذي وصل إلى أكبر التلسكوبات على هذا الكوكب. وبصراحة ، قبل عام ، لم يكن واضحًا لي أن هذا سيكون ممكنًا. قبل عام ، لم أكن على استعداد للقول إن هذا النظام سيكون غريبًا بشكل صريح بالضرورة ، لأنه بدا لي أن القياسات لم تدعمها البيانات تمامًا. لكن الآن ، عندما يكون هناك فريقان مختلفان يقيسان نطاق السرعة للنجوم بأنفسهم ، أعتقد أنه أصبح من الواضح أن هناك شيئًا غريبًا. "

تم تقديم نتائج أعمال دانيال في مؤتمر المادة المظلمة بجامعة برينستون وسيتم نشرها في مجلة Journal of Astrophysical Journal Letters.

بشكل عام ، تشير أبحاثها إلى أن هناك فئة كاملة من المجرات فقيرة جدًا في المادة المظلمة.

بحثا عن المسألة المفقودة

بعض علماء الفلك في حيرة حول كيفية ذلكمثل هذه المجرات يمكن أن تتشكل وأين ذهبت المادة المظلمة. يقول بويلان كولشين إن أحد الاحتمالات هو سحب الجاذبية للمجرة المجاورة ، الأكبر بكثير ، المنفصلة عن المادة المظلمة. أو قد لا يكون DF2 و DF4 مجرات على الإطلاق ، بل مجموعات متواضعة من النجوم متنكرة في شكل مجرات ؛ في هذه الحالة ، قد تتشكل هذه المجموعات المعزولة من النجوم من تصادم نفثات الغاز المنبعثة من موقع آخر. أو قد يكون هناك سيناريوهات أكثر مملة ، على سبيل المثال ، اتجاه المجرات المتعلقة بالأرض ، مما يؤثر سلبًا على الحصول على قياسات طيفية دقيقة لتحركاتها.

شيء واحد مؤكد: إذا لم تظهر أي شكوك مهمة ، فإن عدم وجود مادة مظلمة في المجرات سيظهر بشكل مقنع أن هذه المسألة قابلة للفصل عن النجوم والغاز والغبار والمواد العادية الأخرى. وهذا بدوره سيعزز الحجة لصالح وجود المادة المظلمة.

حتى الآن ، لم يكتشف أحد بالضبط.المادة المظلمة ، على الرغم من عقود من البحث النشط. دفع نقص الأدلة بعض علماء الفيزياء الفلكية إلى البحث عن طرق بديلة لنمذجة المجرات والتحكم في حركتهم من خلال ظهور فرضيات مثل "الجاذبية الطارئة" و "ديناميات نيوتونية معدلة". يزعم مؤيدو هذه الفرضيات أن معظم علماء الفلك يعتقدون أن المادة المظلمة قد تكون ظاهرة تنشأ عن الفيزياء ، والتي لا نفهمها تمامًا. لكن في هذه الحالة ، سوف تتحدث هذه المجرات الغريبة عن حقيقة أن البدائل خاطئة وأن هذه المادة المظلمة يمكن أن تكون السبب في الواقع.

حسنا ، انتظر وانظر. لا تنس الاشتراك في موجز الأخبار لدينا لمعرفة المادة المظلمة أولاً.