بقلم ويل دنهام
واشنطن (رويترز) – باستخدام ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي في منطقة من السماء تغطي مساحة البدر ثلاثة أضعاف تقريبا، تمكن العلماء من رسم خريطة كونية هي الأكثر تفصيلا حتى الآن للمادة الغامضة التي تسمى المادة المظلمة والتي تمثل معظم المواد التي تسكن الكون.
تشكل المادة العادية النجوم والكواكب والأشخاص وكل شيء آخر يمكننا رؤيته. لكنها لا تمثل سوى حوالي 15% من مجمل المادة الموجودة في الكون. والباقي عبارة عن مادة مظلمة، لا تبعث أو تعكس الضوء، مما يجعلها غير مرئية للعين البشرية والتلسكوبات.
يستنتج العلماء وجودها بناءً على تأثيرات الجاذبية التي تمارسها على نطاق واسع، مثل مدى سرعة دوران المجرات، وكيفية تماسك مجموعات المجرات معًا، وكيف ينحني الضوء من الأجسام البعيدة أثناء مروره عبر الهياكل الكونية الضخمة.
استندت الخريطة الجديدة لتوزيع المادة المظلمة على ظاهرة انحناء الضوء – مما تسبب في تشوهات دقيقة في شكل ما يقرب من 250 ألف مجرة بعيدة كما لاحظها ويب – وذلك بفضل تأثيرات جاذبية المادة على طول خط البصر.
استندت خريطة سابقة للمادة المظلمة إلى ملاحظات بواسطة تلسكوب هابل الفضائي. توفر الخريطة الجديدة، المدعومة بقدرات ويب الأكبر، دقة مضاعفة للخريطة السابقة، وتغطي أجزاء أكثر من الكون وتضاهيها في زمن أبعد – وتتطلع فعليًا إلى ما يقرب من 8 إلى 10 مليارات سنة مضت، وهي فترة رئيسية لتكوين المجرات.
وقالت عالمة الكون الرصدية ديانا سكوجناميجليو من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في كاليفورنيا، والمؤلفة الرئيسية للبحث الذي نشر يوم الاثنين في مجلة Nature Astronomy: “هذا يسمح لنا بحل الهياكل الدقيقة للمادة المظلمة، والكشف عن تركيزات الكتلة التي لم تكن مرئية من قبل، وتوسيع نطاق رسم خرائط المادة المظلمة إلى العصور السابقة للكون”.
تكشف الخريطة بوضوح غير مسبوق تفاصيل جديدة عن البنية الكلية للكون تسمى الشبكة الكونية – مجموعات المجرات، وخيوط هائلة مبنية من المادة المظلمة التي تتوزع على طولها المجرات والغاز، بالإضافة إلى مناطق ذات كثافة كتلة أقل.
تم إطلاق ويب، وهو تلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء يمتلك حوالي ستة أضعاف قوة جمع الضوء التي يمتلكها هابل، في عام 2021 وبدأ تشغيله في عام 2022.
وقال سكوجناميجليو: “إن تلسكوب جيمس ويب الفضائي يشبه ارتداء زوج جديد من النظارات للكون”. “إنها ترى مجرات أكثر خفوتًا وأكثر بعدًا بتفاصيل أكثر وضوحًا من أي وقت مضى. وهذا يمنحنا بشكل فعال شبكة أكثر كثافة من المجرات الخلفية للعمل معها، وهو بالضبط ما تريده لهذا النوع من الدراسة. تُترجم المزيد من المجرات والصور الأكثر وضوحًا مباشرةً إلى خريطة أكثر وضوحًا للمادة المظلمة.”
تغطي الخريطة جزءًا من السماء يسمى مسح التطور الكوني، أو COSMOS، ويقع في اتجاه كوكبة السدس. وقال الباحثون إن الخريطة ستسهل التحقيقات المستقبلية للكون بعدة طرق.
قالت جاكلين ماكليري، عالمة الكونيات الرصدية والمؤلفة المشاركة في الدراسة من جامعة نورث إيسترن في بوسطن: “على سبيل المثال، أحد الأسئلة الرئيسية في الفيزياء الفلكية هو كيف تنمو المجرات وتتطور مع مرور الوقت، وكيف تحول الكون من حساء متجانس تمامًا إلى مجموعة مذهلة من المجرات التي نراها اليوم”.
قال ماكليري: “هالات المادة المظلمة – “سحب” المادة المظلمة ذاتية الجاذبية – هي موقع تكوين المجرات، وحضانة المجرات، إذا صح التعبير. لذا فإن معرفة مكان وجود المادة المظلمة، وكم منها وربطها بسكان المجرات داخل توزيع المادة المظلمة يضع حدًا مهمًا – شرطًا لنماذج تكوين المجرات وتطورها”.
كشفت الطريقة التي استخدمها الباحثون، والتي تتضمن ثني الضوء، عن توزيع المادة المظلمة والعادية.
وقال الباحثون إن ملاحظاتهم تتناغم مع النموذج الكوني الرائد – المسمى Lambda-CDM، أو المادة المظلمة الباردة – الذي يفسر بداية الكون مع الانفجار الكبير وتطوره وبنيته اللاحقة. يرى النموذج كونًا تهيمن عليه المادة المظلمة والقوة الكونية غير المرئية التي تسمى الطاقة المظلمة المسؤولة عن توسعها المتسارع.
وقال سكوجناميجليو: “في هذا الإطار، توفر المادة المظلمة العمود الفقري للجاذبية التي تتشكل عليها المجرات والمجموعات والعناقيد، مما يخلق شبكة كونية واسعة النطاق. وتوفر خريطتنا رؤية رصدية أكثر وضوحًا لهذه السقالات المكونة من المادة المظلمة”.
(تقرير بواسطة ويل دنهام، تحرير دانيال واليس)