لقد عمّق الاكتشاف الجديد لغز المجرات بدونها مادة سوداء.
في مجرة تسمى AGC 114905 ، على بعد 250 مليون سنة ضوئية ، لم يتمكن علماء الفلك من العثور على أي أثر لهذه المادة الغامضة ، حتى بعد 40 ساعة من المراقبة التفصيلية والتحليل اللاحق.
النتيجة ، لتظهر في إشعارات شهرية من الجمعية الفلكية الملكية ومتاح على خادم ما قبل الطباعة arXiv، يعزز حالة المجرات الخالية بشكل غامض من المادة المظلمة ، لكنها حيوية لنماذج تطور المجرات لدينا.
“هذا بالطبع ما فكرنا به وأملناه لأنه يؤكد إجراءاتنا السابقة” ، قال عالم الفلك بافيل مانسيرا بينيا من جامعة جرونينجن وأسترون في هولندا.
“ولكن تظل المشكلة الآن هي أن النظرية تتنبأ بوجوب وجود مادة مظلمة في AGC 114905 ، لكن ملاحظاتنا تقول أنه لا توجد مادة مظلمة. في الواقع ، الفارق بين النظرية والملاحظة آخذ في الازدياد فقط.”
المادة المظلمة هي واحدة من أعظم ألغاز الكون. لا نعرف ماهيته لأننا لا نستطيع اكتشافه مباشرة ، لكننا نعلم أن هناك كتلة تسبب سلسلة من التأثيرات في الكون لا يمكن تفسيرها بالمادة الطبيعية الوحيدة.
النجوم ، على سبيل المثال ، تدور حول مجراتها بسرعة أكبر مما يمكن تفسيره من خلال مجال الجاذبية للمادة العادية. طريقة أخرى هي كيفية انحناء مسار الضوء أثناء مروره عبر حقول الجاذبية الهائلة في الفضاء بين المجرات.
يعتقد علماء الفلك أن المادة المظلمة تساعد على تشكل المجرات. هناك شبكة غير مرئية من المادة المظلمة تغطي الكون ، والجاذبية التي تولدها تساعد المادة العادية على التجمع في المجرات. ووفقًا لنماذجنا ، فإن المادة المظلمة تساعد أيضًا هذه المجرات على البقاء معًا – نوع من عامل الترابط الكوني.
لكن علماء الفلك وجدوا أدلة على وجود مجرات بدون مادة مظلمة في السنوات الأخيرة ، في انتهاك للكيفية التي نعتقد أن الكون موجود بها. لذلك عندما اكتشف مانسيرا بينيا وزملاؤه ست مجرات على ما يبدو خالية من المادة المظلمة ، موصوفة في a ورق 2019، 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 ، فمن المعتقد 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 الرصد بدقة مكانية أعلى بكثير. ثم قاموا برسم منحنى دوران المجرة بعناية شديدة – السرعة المدارية للأجسام في AGC 114905 ، المرسومة مقابل المسافة التي تفصلها عن مركز المجرة.
هذه واحدة من أكثر الطرق شيوعًا لحساب كمية المادة المظلمة في المجرة: يمكن تفسير الأجسام التي تدور بسرعة كبيرة 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 تفسير ذلك ببساطة من خلال كمية المادة العادية وحدها. هذا يعني أن كمية المادة المظلمة في المجرة تبدو ضئيلة.
وهذا يطرح مشكلة لأنه لا يبدو أن أيًا من تفسيرات الافتقار إلى المادة المظلمة متطابقة. قد يكون أحد التفسيرات ، على سبيل المثال ، إذا قامت مجرة ضخمة مجاورة بتجريد AGC 114905 من مادتها المظلمة ، كما يبدو الحال مع مجرة أخرى منتشرة اكتُشفت بدون مادة مظلمة ، DF4.
“لكن لا يوجد” قال مانسيرا بينيا. “وفي الإطار الأكثر شهرة لتشكيل المجرات ، ما يسمى بنموذج المادة المظلمة الباردة ، يجب أن نقدم قيم معلمات متطرفة تتجاوز النطاق المعتاد. بالإضافة إلى ذلك ، مع ديناميكيات نيوتن المعدلة ، نظرية بديلة للظلام البارد لا يمكننا إعادة إنتاج حركات الغاز في المجرة “.
في حالة المجرات الأخرى ذات الكميات غير الطبيعية من المادة المظلمة ، قد يكون السبب أننا ببساطة أخطأنا في تقدير المسافات. لكن المسافة إلى AGC 114905 ، وفقًا للباحثين ، محدودة جدًا.
يعترف الباحثون أنه من الممكن أن تكون زاوية الرؤية المقدرة خاطئة ؛ هذا يمكن أن يفسر النقص الواضح في المادة المظلمة. لكنهم قالوا إنه سيتعين عليها الابتعاد بهامش كبير إلى حد ما.
بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت جميع المجرات الست في دراساتهم الأولية سلوكًا مشابهًا ، في مجموعة من الميول المختلفة. وقالوا إن هذا يشير إلى أن السلوك ليس نتيجة خطأ منهجي. إنهم يجرون حاليًا رصدًا تفصيليًا لمجرة ثانية فائقة الانتشار في محاولة لإلقاء الضوء عليها.
إذا تم تأكيدها ، يمكن أن يكون لنتائجهم آثار مثيرة للاهتمام للغاية لفهمنا لتطور المجرات.
“لقد عززنا ووضحنا النتائج السابقة حول الطبيعة والديناميكيات المدهشة للمجرات شديدة الانتشار والغنية بالغاز. ومع ذلك ، لا يزال أصلها ومساراتها التطورية الدقيقة لغزًا إلى حد كبير ،” كتب الباحثون في مقالتهم.
أظهر العمل الحالي أيضًا أن المجرات شديدة الانتشار والغنية بالغاز هي مجموعة واعدة لدراسة المادة المظلمة ، حيث يمكنها أن تقدم أدلة كاشفة لفهم طبيعتها. “
يجب أن يظهر البحث في إشعارات شهرية من الجمعية الفلكية الملكية ومتاح في arXiv.
