عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
هل يمكن للتطور النجمي أن يكشف المزيد عن المادة المظلمة؟ | مصدر الصورة: نزاري نيشرينسكي / غيتي إيماجز
كيف تبحث عن الجسيمات الافتراضية غير المرئية؟ إحدى الطرق هي معرفة مدى السرعة التي يمكنهم بها قتل الأقزام البيضاء، وهي النوى الكثيفة المتبقية من النجوم الميتة.
في السنوات الأخيرة، أصبح علماء الفلك مهتمين بشكل متزايد بالجسيم النظري المعروف باسم الأكسيون، والذي تم تصنيعه منذ عقود مضت لحل مشكلة صعبة في الكون. قوة نووية قوية. وبعد أن فشلت المحاولات الأولية للعثور عليه في تجارب مصادم الجسيمات، تراجعت الفكرة إلى الخلفية.
لكن المزيد من الأبحاث كشفت أن الأكسيون يمكن أن يكون منافسًا لشرح سر المادة المظلمة. أدرك المنظرون أنه قد تكون هناك طرق يمكن للمحاور أن تغمر الكون، لكنها تتجنب حتى الآن الكشف المباشر.
فقط لأن هذا الجسيم الصغير سيكون غير مرئي إلى حد كبير، فهذا لا يعني أنه سيمر دون أن يلاحظه أحد تمامًا في الكون. في ورقة ما قبل الطباعة نشرت في نوفمبر 2025 في خادم الوصول المفتوح arXiv، أبلغ الباحثون عن طريقة لاختبار نماذج الأكسيون باستخدام البيانات الأرشيفية القديمة من تلسكوب هابل الفضائي. وعلى الرغم من أنهم لم يعثروا على أي دليل على وجود الأكسيونات، إلا أنهم تفوقوا على المحاولات الأخرى وأعطونا صورة أوضح بكثير عما هو مسموح به وما هو غير مسموح به في هذا الكون.
وكانت أهداف هذه الدراسة الأقزام البيضاء – النوى الكثيفة المعتمة للنجوم الميتة. يمكن لقزم أبيض واحد أن يحزم كتلة الشمس إلى كائن أصغر من أرضمما يجعل الأقزام البيضاء من أكثر الأجسام غرابة في الكون. والأهم من ذلك، أن الأقزام البيضاء تدعم نفسها ضد الانهيار من خلال ما يسمى ضغط الانحلال الإلكتروني، حيث يوجد بحر ضخم من الكائنات العائمة بحرية. الإلكترونات يقاوم الانهيار لأنه، وفقًا لميكانيكا الكم، لا يمكن للإلكترونات أبدًا مشاركة نفس الحالة.
تقول بعض النماذج حول كيفية تصرف الأكسيونات أن هذه الجسيمات يمكن أن تنشأ بواسطة الإلكترونات: إذا كان الإلكترون يتحرك بسرعة كافية، فإنه سيؤدي إلى تكوين أكسيون. ولأن الإلكترونات الموجودة في أعماق القزم الأبيض تتحرك بسرعة كبيرة جدًا – تقريبًا سرعة الضوء – أثناء طنينها في حدودها الضيقة، يمكنها إنتاج الكثير من المحاور.
ثم تنطلق المحاور مسرعة، تاركة القزم الأبيض تمامًا. هذا الإنتاج للمحاور الهاربة من شأنه أن يحرم القزم الأبيض من الطاقة. ولأن الأقزام البيضاء لا تنتج الطاقة من تلقاء نفسها، فإن هذا من شأنه أن يجعلها تبرد بشكل أسرع مما كانت عليه لولا ذلك.
قام الباحثون بتغذية هذا النموذج من تبريد الأكسيونات في مجموعة برمجيات متطورة يمكنها محاكاة تطور النجوم وكيف تتغير درجة حرارتها وسطوعها مع تطور تصميماتها الداخلية.
سمح هذا النموذج للباحثين بالتنبؤ بدرجة الحرارة النموذجية للقزم الأبيض، مع الأخذ في الاعتبار عمره، سواء مع أو بدون تبريد الأكسيونات. ومع الحصول على النتائج، تحولوا إلى بيانات المجموعة الكروية 47 Tucanae التي تم جمعها باستخدام هابل. التجمعات العالمية تعتبر حاسمة لأن جميع الأقزام البيضاء فيها ولدت في نفس الوقت تقريبًا، مما يمنح علماء الفلك عينة كبيرة لدراستها.
باختصار، لم يجد الباحثون أي دليل على تبريد الأكسيونات في مجموعة الأقزام البيضاء. لكن نتائجهم أعطت قيودًا جديدة تمامًا على قدرة الإلكترونات على إنتاج الأكسيونات: فهي لا تستطيع القيام بذلك بكفاءة أكبر من مرة واحدة كل تريليون فرصة.
هذه النتيجة لا تستبعد المحاور تمامًا، لكنها تقول أنه من غير المحتمل أن تتفاعل الإلكترونات والأكسيونات بشكل مباشر مع بعضها البعض. لذا، إذا أردنا مواصلة البحث عن المحاور، فسيتعين علينا إيجاد طرق أكثر ذكاءً للبحث.