عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
تحدد هذه الصورة المركبة المادة الموجودة في مجموعة المجرات 1E 0657-556. تحتوي الصورة على كتلتين ورديتين على معظم المادة “العادية” أو الباريونية. ومع ذلك، فإن المناطق الزرقاء في هذه الصورة توضح المكان الذي حسبه علماء الفلك حيث يجب أن تكون معظم الكتلة في العناقيد. من الواضح أن معظم المادة الموجودة في العناقيد (اللون الأزرق) منفصلة عن المادة الطبيعية (الوردية)، مما يعطي دليلًا مباشرًا على أن كل المادة تقريبًا في العناقيد مظلمة. | الائتمان: الأشعة السينية: NASA/CXC/M.Markevitch et al.; بصري: ناسا/STScI؛ ماجلان/U.Arizona/D.Clowe وآخرون؛ خريطة العدسات: NASA/STScI؛ المرصد الأوروبي الجنوبي WFI؛ ماجلان/U.Arizona/D.Clowe وآخرون.
تشير دراسة جديدة إلى أن المادة المظلمة، وهي واحدة من أفضل أسرار الكون، ربما كانت ترسم الكون بهدوء بألوان خافتة يمكن اكتشافها من اللونين الأحمر والأزرق طوال الوقت.
المادة المظلمة تشكل أكثر من 80% من المادة في الكون، ومع ذلك فهي لا تصدر أو تمتص أو تعكس الضوء، مما يجعل من المستحيل مراقبتها بشكل مباشر. الآن، تشير دراسة نظرية جديدة أجراها علماء في جامعة يورك في المملكة المتحدة إلى أن الضوء الذي يمر عبر مناطق غنية بالمادة المظلمة في الفضاء يمكن أن يلتقط صبغة باهتة – حمراء أو زرقاء قليلاً، اعتمادًا على نوع المادة المظلمة التي يواجهها.
يقول الباحثون إن التأثير سيكون دقيقًا للغاية، وأضعف بكثير من أن تتمكن التلسكوبات الحالية من اكتشافه، ولكن من المحتمل أن يكون قابلاً للقياس باستخدام الجيل التالي من المراصد فائقة الحساسية.
“إنه سؤال غير معتاد إلى حد ما لطرحه في العالم العلمي، لأن معظم الباحثين يتفقون على أن المادة المظلمة هي مادة مظلمة،” مؤلف مشارك في الدراسة ميخائيل باشكانوف وقال من جامعة يورك في أ إفادة. “لكننا أظهرنا أنه حتى المادة المظلمة التي هي أحلك نوع يمكن تخيله، لا يزال من الممكن أن يكون لها نوع من التوقيع اللوني.”
ويشبه الفريق هذا المفهوم بـ “قاعدة المصافحات الستة”، وهي نظرية القرن العشرين القائلة بأن أي شخصين على الأرض مرتبطان بسلسلة من ستة معارف على الأكثر. وبطريقة مماثلة، تشير الدراسة إلى أنه حتى لو لم تتفاعل المادة المظلمة بشكل مباشر مع الضوء، فإنها قد تفعل ذلك بشكل غير مباشر من خلال جسيمات وسيطة “يعرفها” كلا الجانبين، بما في ذلك هيغز بوزونوهو ما يسمى بـ”جسيم الرب” الذي يمثل مجال هيغز، وهو المسؤول عن إعطاء الجسيمات الأخرى كتلتها.
تشير الدراسة إلى أن هذا الارتباط غير المباشر يمكن أن يسمح للفوتونات، وهي جسيمات الضوء، بالتشتت بشكل طفيف جدًا عن جزيئات المادة المظلمة، تاركة وراءها لونًا هامًا أو “بصمة” استقطاب في الضوء.
وقال باشكانوف في البيان: “إنها فكرة رائعة، والأمر الأكثر إثارة هو أنه في ظل ظروف معينة، قد يكون هذا “اللون” قابلاً للاكتشاف بالفعل”. “باستخدام النوع المناسب من تلسكوبات الجيل التالي، يمكننا قياسه.”
وفي دراستهم، نشرت في وقت سابق من هذا الشهر، في مجلة Physics Letters B، أجرى باشكانوف وفريقه ما يقولون إنها أول حسابات تفصيلية لمدى قوة تبعثر الضوء من المادة المظلمة.
تشير النتائج إلى أنه إذا كانت المادة المظلمة مكونة من جسيمات ضخمة ضعيفة التفاعل، أو WIMPs، والتي تتفاعل من خلال القوة النووية الضعيفة، فإن الضوء الذي يمر عبر منطقة غنية بالـ WIMP سيفقد بعضًا من فوتوناته الزرقاء عالية الطاقة أولاً، مما يترك الضوء المنقول ملونًا باللون الأحمر قليلاً. في المقابل، إذا تفاعلت المادة المظلمة فقط من خلال الجاذبية، فإن الفوتونات سوف تتبعثر في الاتجاه المعاكس، مما يعطي الضوء تحولًا أزرقًا باهتًا، كما تشير الدراسة.
في كلتا الحالتين، تكون التفاعلات دقيقة ولكنها ليست صفرًا، كما يقول الباحثون، مما يعني أن المادة المظلمة يمكن أن تترك وراءها “بصمة” يمكن اكتشافها على الضوء الذي ينتقل عبر مناطق كثيفة منها، مثل مراكز المجرات أو مجموعات المجرات.
تظهر حساباتهم أن هذه التأثيرات يمكن أن تشوه طيف الضوء للأجسام البعيدة قليلاً. على سبيل المثال، قد يبدو وهج المجرة أكثر احمرارًا أو زرقة مجهريًا اعتمادًا على النوع السائد من المادة المظلمة الواقعة بينها وبين الأرض. من حيث المبدأ، يمكن لمثل هذه الاختلافات أن تساعد العلماء على التمييز بين نماذج المادة المظلمة بناءً على ما إذا كان الضوء الكوني ينحرف باللون الأحمر أو الأزرق أثناء انتقاله عبر الفضاء الغني بالمادة المظلمة.
وقال باشكانوف في نفس البيان: “في الوقت الحالي، ينفق العلماء المليارات لبناء تجارب مختلفة – بعضها للعثور على الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل، والبعض الآخر للبحث عن الأكسيونات أو الفوتونات المظلمة”. “تُظهر نتائجنا أنه يمكننا تضييق نطاق المكان والطريقة التي يجب أن ننظر بها إلى السماء، مما قد يوفر الوقت ويساعد على تركيز تلك الجهود.”
إن اكتشاف مثل هذه التحولات الصغيرة سيتطلب تلسكوبات فائقة الدقة وتحليلاً مضنيًا للضوء الذي سافر مليارات السنين الضوئية عبر الكون. يمكن للمراصد المستقبلية ذات الحساسية الطيفية والاستقطابية الاستثنائية، مثل التلسكوب الأوروبي الكبير للغاية وتلسكوب نانسي جريس الروماني الفضائي التابع لناسا، اختبار هذه التوقعات يومًا ما.
إذا تم تأكيد هذه النتائج، فإنها ستفتح نافذة جديدة تمامًا لرصد المادة المظلمة، مما يجعل العلماء يقتربون خطوة أخرى من كشف أحد أعظم الألغاز في علم الكونيات.