لقد عمّق اكتشاف جديد لغز المجرات بدونها المادة المظلمة.
في مجرة تسمى AGC 114905 ، على بعد 250 مليون سنة ضوئية ، لم يتمكن علماء الفلك من العثور على أي أثر للأشياء الغامضة ، حتى بعد 40 ساعة من المراقبة التفصيلية والتحليل اللاحق.
سيتم نشر النتيجة في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية ومتاح على خادم ما قبل الطباعة arXiv، يعزز حالة المجرات التي تفتقر بشكل غامض إلى المادة المظلمة ، على الرغم من أنها حيوية لنماذجنا الخاصة بتطور المجرات.
“هذا بالطبع ما فكرنا به ونأمله لأنه يؤكد قياساتنا السابقة” ، قال عالم الفلك بافيل مانسيرا بينيا من جامعة جرونينجن وأسترون في هولندا.
“لكن المشكلة الآن هي أن النظرية تتنبأ بوجوب وجود مادة مظلمة في AGC 114905 ، لكن ملاحظاتنا تقول أنه لا توجد مادة مظلمة. في الواقع ، الفرق بين النظرية والملاحظة يزداد حجمًا.”
المادة المظلمة هي واحدة من أكبر ألغاز الكون. لا نعرف ماهيته لأننا لا نستطيع اكتشافه مباشرة ، لكننا نعلم أن هناك بعض الكتلة التي تسبب مجموعة من التأثيرات في الكون لا يمكن تفسيرها بالمادة الطبيعية وحدها.
النجوم ، على سبيل المثال ، تدور حول مجراتها بسرعة أعلى مما يمكن تفسيره من خلال مجال الجاذبية للمادة العادية. الطريقة التي ينحني بها مسار الضوء أثناء انتقاله عبر حقول الجاذبية الهائلة في الفضاء بين المجرات هي طريقة أخرى.
يعتقد علماء الفلك أن المادة المظلمة تساعد على تشكل المجرات. هناك شبكة من المادة المظلمة غير مرئية تمتد عبر الكون ، والجاذبية التي تولدها تساعد المادة العادية على التجمع في مجرات. ووفقًا لنماذجنا ، تساعد المادة المظلمة أيضًا هذه المجرات على البقاء معًا – وهو نوع من عامل الارتباط الكوني.
لكن علماء الفلك وجدوا تلميحات عن مجرات بدون مادة مظلمة في السنوات الأخيرة ، بما يتعارض مع اعتقادنا بوجود الكون. لذلك ، عندما وجد مانسيرا بينيا وزملاؤه ست مجرات على ما يبدو بدون مادة مظلمة ، كما هو موصوف في a 2019 ورقة، قرروا إلقاء نظرة فاحصة.
AGC 114905 هو ما نسميه بالمجرة القزمة المنتشرة للغاية. إنها بحجم مجرة درب التبانة ، ولكنها أقل إضاءة بكثير ، وتحتوي على عدد أقل بكثير من النجوم – حوالي ألف مرة أقل. نظرًا لأن لديهم القليل جدًا من المادة الطبيعية ، يُعتقد أن هذه المجرات يجب أن تتماسك معًا بواسطة المادة المظلمة.
لذلك ألقى الباحثون نظرة فاحصة على AGC 114905 باستخدام مصفوفة كبيرة جدًا من NRAO في نيو مكسيكو ، وحصلوا على ما مجموعه 40 ساعة من بيانات المراقبة بدقة مكانية أعلى بكثير. بعد ذلك ، رسموا بعناية منحنى دوران المجرة – السرعة المدارية للأجسام في AGC 114905 ، المرسومة مقابل المسافة التي تفصلهم عن مركز المجرة.
هذه واحدة من أكثر الطرق شيوعًا لحساب كمية المادة المظلمة في المجرة: يمكن تفسير الأجسام التي تدور في مدار سريع جدًا عن طريق إضافة المادة المظلمة ، ويؤثر مقدار المادة المظلمة على السرعة المدارية الإضافية.
لكن منحنى الدوران لـ AGC 114905 لا يتطلب وجود المادة المظلمة. يمكن تفسيره ببساطة من خلال كمية المادة العادية وحدها. هذا يعني أن كمية المادة المظلمة في المجرة تبدو ضئيلة.
وهذا يمثل مشكلة صعبة لأنه لا يبدو أن أيًا من تفسيرات الافتقار إلى المادة المظلمة مناسب. أحد التفسيرات ، على سبيل المثال ، هو ما إذا كانت مجرة ضخمة قريبة قد جردت AGC 114905 من مادتها المظلمة ، كما يبدو في حالة مجرة أخرى منتشرة اكتُشفت أنها لا تحتوي على مادة مظلمة ، DF4.
“لكن لا يوجد شيء ،” قال مانسيرا بينيا. “وفي إطار تكوين المجرات الأكثر شهرة ، ما يسمى بنموذج المادة المظلمة الباردة ، سيتعين علينا تقديم قيم متغيرات متطرفة تتجاوز النطاق المعتاد. أيضًا ، مع ديناميكيات نيوتن المعدلة ، نظرية بديلة للمادة المظلمة الباردة ، لا يمكننا إعادة إنتاج حركات الغاز داخل المجرة “.
في حالات المجرات الأخرى التي تحتوي على كميات غير طبيعية من المادة المظلمة ، يمكن أن نكون ببساطة قد أخطأنا في تقدير المسافات. قال الباحثون إن المسافة إلى AGC 114905 مقيدة جيدًا.
يعترف الباحثون أنه من الممكن أن تكون زاوية الملاحظة المقدرة خارجة ؛ يمكن أن يفسر النقص الواضح في المادة المظلمة. لكنهم قالوا ، لكن يجب أن يتم إيقافه بهامش ضخم جدًا.
بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت جميع المجرات الست من دراساتهم الأولية سلوكًا مشابهًا ، في مجموعة من الميول المختلفة. وقالوا إن هذا يشير إلى أن السلوك ليس نتيجة خطأ منهجي. إنهم يجرون حاليًا متابعة مفصلة لمجرة ثانية فائقة الانتشار لمحاولة الوصول إلى قاعها.
إذا تم تأكيدها ، يمكن أن يكون لنتائجهم آثار مثيرة للاهتمام للغاية لفهمنا لتطور المجرات.
“لقد عززنا ووضحنا النتائج السابقة حول الطبيعة والديناميكيات المذهلة للمجرات فائقة الانتشار والغنية بالغاز. ومع ذلك ، لا يزال أصلها ومساراتها التطورية الدقيقة لغزًا إلى حد كبير ،” كتب الباحثون في ورقتهم.
أظهر العمل الحالي أيضًا أن المجرات فائقة الانتشار والغنية بالغاز هي مجموعة واعدة لدراسة المادة المظلمة ، حيث يمكن أن توفر أدلة منبهة لفهم طبيعتها “.
البحث من المقرر أن يظهر في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية ومتاح في arXiv.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”