بواسطة ويل دنهام
واشنطن (رويترز) -الكون لديه نوعان من المادة. هناك مادة مظلمة غير مرئية ، معروفة فقط بسبب آثارها الجاذبية على نطاق واسع. وهناك مادة عادية مثل الغاز والغبار والنجوم والكواكب والأشياء الأرضية مثل عجينة ملفات تعريف الارتباط والزوارق.
يقدر العلماء أن المادة العادية لا تشكل سوى حوالي 15 ٪ من المسائل ، لكنهم كافحوا منذ فترة طويلة لتوثيق مكانها ، مع حوالي نصفهم في حالة عدم وجود. بمساعدة رشقات قوية من موجات الراديو التي تنبعث من 69 موقعًا في الكون ، وجد الباحثون الآن المسألة “المفقودة”.
وقال الباحثون إنه كان يختبئ في المقام الأول على أنه غاز موزعة رقيقة في المساحات الشاسعة بين المجرات وتم اكتشافه بفضل تأثير المسألة على موجات الراديو التي تسافر عبر الفضاء. يشتمل هذا الغاز الضعيف على الوسط بين المجرات ، وهو نوع من الضباب بين المجرات.
لقد قرر العلماء سابقًا أن المبلغ الإجمالي للمادة العادية باستخدام حساب يتضمن الضوء الذي لوحظ أنه تم تركه من حدث Big Bang قبل حوالي 13.8 مليار سنة بدأ الكون. لكنهم لم يتمكنوا من العثور على نصف هذه المسألة.
وقال ليام كونور ، أستاذ علم الفلك بجامعة هارفارد ، في مجلة مجلة الطبيعة: “لذا كان السؤال الذي كنا نتصارع معه هو: أين يختبئ؟
وجد الباحثون أن شريحة أصغر من المادة المفقودة موجودة في هالات المواد المنتشرة المحيطة بالمجرات ، بما في ذلك طريقنا درب التبانة.
تتكون المادة العادية من الباريون ، وهي بروتونات الجسيمات دون الذرية والنيوترونات اللازمة لبناء الذرات.
وقال كونور: “إن الناس والكواكب والنجوم مصنوعون من الباريون. المادة المظلمة ، من ناحية أخرى ، هي مادة غامضة تشكل الجزء الأكبر من الأمر في الكون. لا نعرف ما هو الجسيم أو المادة الجديدة التي تعوضها المادة المظلمة. نحن نعرف بالضبط ماهية المسألة العادية ، لم نكن نعرف أين كانت”.
فكيف انتهى الأمر بالكثير من المادة العادية في وسط اللا مكان؟ يتم إخراج كميات هائلة من الغاز من المجرات عندما تنفجر النجوم الضخمة في supernovas أو عندما تكون الثقوب السوداء الفائقة داخل المجرات “تجشؤ” ، وطرد المواد بعد استهلاك النجوم أو الغاز.
وقال كونور: “إذا كان الكون مكانًا أكثر مملًا ، أو كانت قوانين الفيزياء مختلفة ، فقد تجد أن المادة العادية ستقع جميعها في المجرات ، وتبرد ، وتشكل النجوم ، حتى كانت كل بروتون ونيوترون جزءًا من نجمة. لكن هذا ليس ما يحدث”.
وهكذا ، فإن هذه العمليات البدنية العنيفة تتجول في المسألة العادية عبر مسافات هائلة وتجنيبها إلى البرية الكونية. هذا الغاز ليس في حالته المعتادة بل في شكل بلازما ، مع فصل الإلكترونات والبروتونات.
الآلية المستخدمة لاكتشاف وقياس المادة العادية المفقودة تنطوي على ظواهر تسمى رشقات الراديو السريعة ، أو frbs – نبضات قوية من موجات الراديو المنبثقة من نقاط بعيدة في الكون. في حين أن قضيتهم الدقيقة لا تزال غامضة ، فإن الفرضية الرائدة هي أنها تنتجها النجوم النيوترونية المغناطيسية للغاية ، إلا أن الجمرات النجمية المدمجة التي تركت بعد وفاة نجم ضخم في انفجار سوبرنوفا.
بينما ينتقل الضوء في ترددات الموجة الراديوية من مصدر FRBS إلى الأرض ، يتم تفريقه إلى أطوال موجية مختلفة ، تمامًا كما يحول المنشور أشعة الشمس إلى قوس قزح. تعتمد درجة هذا التشتت على مقدار المسألة في مسار الضوء ، مما يوفر آلية تحديد المسألة وقياسها حيث سيبقى غير مرتبط.
استخدم العلماء موجات الراديو التي تسافر من 69 FRBS ، تم اكتشاف 39 منها باستخدام شبكة من 110 تلسكوبًا تقع في مرصد راديو أوينز فالي في Caltech بالقرب من Bishop ، كاليفورنيا ، تسمى مجموعة Synoptic Deep. تم اكتشاف الثلاثين المتبقية باستخدام التلسكوبات الأخرى.
كانت FRBS تقع على مسافات تصل إلى 9.1 مليار سنة ضوئية من الأرض ، وهي أبعد ما تكون مسجلة. العام الضوئي هو مسافة الضوء في السنة ، 5.9 تريليون ميل (9.5 تريليون كيلومتر).
مع كل المسألة العادية التي تم حسابها الآن ، تمكن الباحثون من تحديد توزيعه. حوالي 76 ٪ يتواجد في مساحة بين المجرات ، حوالي 15 ٪ في هالات المجرة و 9 ٪ المتبقية مركزة داخل المجرات ، وخاصة النجوم أو الغاز.
وقال كونور: “يمكننا الآن الانتقال إلى أسرار أكثر أهمية فيما يتعلق بالمادة العادية في الكون”. “وما بعد ذلك: ما هي طبيعة المادة المظلمة ولماذا يصعب قياسها مباشرة؟”
(شارك في تقارير ويل دونهام ، تحرير روزالبا أوبراين)