ربما تسببت المادة المظلمة في انقطاع محير في هذا التدفق النجمي

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

قد يكون “الانقطاع” المحير في تيار من النجوم حول مجرة ​​درب التبانة نتيجة للمادة المظلمة، أي إذا تفاعلت المادة الكونية الغامضة مع نفسها.

الميزة المعنية موجودة في التدفق النجمي GD-1، وهو مجموعة رقيقة من النجوم تتحرك معًا في مسار مشترك عبر هالة درب التبانة الشاملة. تمت دراسة التيار النجمي GD-1 جيدًا من قبل علماء الفلك، لكن الفجوة في بنيته كانت بمثابة لغز منذ فترة طويلة.

الآن، يقترح فريق من جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد، أن سبب هذه الميزة هو وجود هالة فرعية من المادة المظلمة ذاتية التفاعل داخل الهالة الأكبر من المادة المظلمة التي تغلف مجرتنا.

وقال هاي-بو يو، قائد الفريق والباحث في جامعة ريفرسايد في جامعة كاليفورنيا، في بيان: “يفتح هذا العمل طريقًا جديدًا واعدًا لدراسة خصائص التفاعل الذاتي للمادة المظلمة من خلال التدفقات النجمية”. “إنها تمثل خطوة مثيرة للأمام في فهمنا للمادة المظلمة وديناميكيات درب التبانة.”

الحصول على أكثر دفئا

يحرص العلماء على الوصول إلى حل لغز المادة المظلمة لأن هذه الظاهرة تمثل الغالبية العظمى من “الأشياء” الموجودة في الكون – حوالي 85٪ في الواقع. وهذا يعني أن كل ما نراه حولنا مثل النجوم والكواكب والأقمار، وأنا وأنت وكل شيء آخر، يمثل 15% فقط من مادة الكون.

يعرف العلماء أن المادة المظلمة لا تتكون من ذرات مكونة من بروتونات ونيوترونات وإلكترونات، لأنها لا تتفاعل مع الضوء أو المادة العادية.

لكن السؤال الكبير الذي يطرحه العلماء هو: هل تتفاعل المادة المظلمة مع نفسها؟

لسوء الحظ، حقيقة أن المادة المظلمة لا تتفاعل مع الضوء تجعلها أيضًا غير مرئية بشكل فعال. لذا، هذا السؤال صعب التحقيق فيه.

ومع ذلك، إذا كانت المادة المظلمة لا تتفاعل مع المادة العادية، وكانت النجوم تتكون بالتأكيد من مادة عادية، فقد تتساءل كيف يمكن لهذه المادة الغامضة أن تسبب انقطاعًا في التدفق النجمي.

والمفتاح لهذا هو حقيقة أن المادة المظلمة يفعل تتفاعل مع الجاذبية. نظرًا لأن الجاذبية تنشأ من انحناء نسيج الفضاء ذاته (شكرًا ألبرت أينشتاين) وأن المادة العادية والضوء يعبران الفضاء أيضًا، فهذا يعني أنه في حين أن هذه الجوانب المألوفة للكون يمكن أن تتجاهل المادة المظلمة، إلا أنها لا تستطيع تجاهلها. تأثيرات الجاذبية.

علاوة على ذلك، قام العلماء بفحص الكسر في التيار النجمي GD-1 وقرروا أن تأثير الجاذبية للمجموعات الكروية المعروفة أو المجرات التابعة المعروفة في درب التبانة لا يمكن أن يكون سببًا في ذلك.

إذا كانت المادة المظلمة الكثيفة موجودة في هالة فرعية داخل الهالة الأوسع لمجرة درب التبانة، فإن اضطرابات الجاذبية التي تسببها يمكن أن تعطل هذا التيار النجمي.

ومع ذلك، لكي يكون هذا ممكنًا، يجب أن تكون المادة المظلمة في هذه الهالة الفرعية أكثر كثافة من المادة المظلمة التي تنبأ بها أفضل نموذج لدينا لتطور الكون: نموذج لامبدا للمادة المظلمة الباردة (LCDM).

وأوضح يو: “عادةً ما تفتقر الهالات الفرعية للمادة المظلمة الباردة إلى الكثافة اللازمة لإنتاج السمات المميزة التي لوحظت في تيار GD-1”.

تشير البادئة “الباردة” في هذه الحالة إلى المادة المظلمة التي تتحرك ببطء بالنسبة لسرعة الضوء ولا تتفاعل مع نفسها. البديل هو المادة المظلمة “الساخنة” والتي تتفاعل ذاتيًا.

تتعلق إحدى النتائج المحتملة للمادة المظلمة التي تتفاعل مع نفسها بقدرتها على الانهيار تحت تأثير جاذبيتها وتصبح أكثر كثافة.

قام يو وزملاؤه بمحاكاة تأثير هالة المادة المظلمة المنهارة عند انقطاع التيار النجمي GD-1.

وتابع يو: “ومع ذلك، يوضح بحثنا أن هالة المادة المظلمة المنهارة ذاتية التفاعل يمكن أن تحقق الكثافة اللازمة”. “مثل هذه الهالة الفرعية المدمجة ستكون كثيفة بما يكفي لممارسة تأثير الجاذبية المطلوب لتفسير الاضطرابات المرصودة في تيار GD-1.”

قصص ذات صلة:

– هناك شيء “مريب” يحدث مع هالة المادة المظلمة في درب التبانة

— هل يمكن أن تكون المادة المظلمة قد تكونت في “الانفجار الكبير المظلم”؟

– قد تعيش المادة المظلمة في ضباب كثيف حول الجثث النجمية

قال يو: “تقدم النتائج التي توصل إليها فريقنا تفسيرًا جديدًا لميزات المهماز والفجوة الملحوظة في GD-1، والتي يُعتقد منذ فترة طويلة أنها تشير إلى مواجهة قريبة مع جسم كثيف”. هالة فرعية من المادة المظلمة ذاتية التفاعل، والتي تعطل التوزيعات المكانية والسرعة للنجوم في الدفق وتخلق السمات المميزة التي نراها في الدفق النجمي GD-1.

بالطبع، قد يشير هذا إلى أن نموذج LCDM ليس أفضل وصفة للكون على الإطلاق.

إذا كان هذا هو الحال، فإن خصائص المادة المظلمة الساخنة مثل الانكسار في التيار النجمي GD-1 يمكن أن توفر للباحثين طريقة للتحقيق في خصائص المادة المظلمة.

نُشر بحث الفريق في 3 يناير في مجلة Astrophysical Journal Letters.