يمكن أن تصبح صورتنا للتطور الكوني موضع شك من خلال اكتشاف مجرة ضخمة يبدو أنها تفتقر إلى المادة المظلمة.
يبدو أن المادة المظلمة ، التي تمثل حوالي 85٪ من المادة في الكون ، غائبة عن المجرة NGC 1277 ، وهي جزء من مجموعة Perseus من المجرات. هذه المجرة ، التي تقع على بعد 240 مليون سنة ضوئية من الأرض ، هي أول تكتل بحجم مجرة درب التبانة من النجوم والكواكب والغبار والغاز الذي يفتقد المادة المظلمة.
وقال سيباستيان كوميرون قائد الاكتشاف والباحث بجامعة لا لاغونا في بيان: “هذه النتيجة لا تتناسب مع النماذج الكونية المقبولة حاليًا ، والتي تشمل المادة المظلمة”.
متعلق ب: ما هي المادة المظلمة؟
المادة المظلمة غير مرئية بشكل فعال لأنها لا تتفاعل مع الضوء مثل المادة اليومية التي تتكون منها النجوم والكواكب ونحن. ومع ذلك ، يمكن الاستدلال على وجوده من خلال تفاعلاته الجاذبية. تم افتراض وجود هذه المادة الغامضة لأول مرة عندما لاحظ علماء الفلك أن المجرات الضخمة تدور بسرعة بحيث يمكن أن تتباعد إذا لم يكن تأثير الجاذبية لبعض الكتلة غير المرئية يربطها ببعضها البعض.
أدت هذه الحقيقة إلى وضع العلماء نظريات مفادها أن جميع المجرات الكبيرة ملفوفة في غلاف من المادة المظلمة ، وقد أصبح هذا افتراضًا مهمًا في تطوير نظريات تطور المجرات. لكن اكتشاف مجرة يبدو أنها لا تحتوي على مادة مظلمة يتحدى هذا الافتراض.
فحص مجرة بقايا معادية للمجتمع
تعتبر NGC 1277 من الآثار الكونية ، وهي غير عادية بين المجرات لأنها لم تتفاعل مع المجرات الأخرى المحيطة بها. تعتبر المجرات مثل هذه بقايا مجرات عملاقة كانت موجودة في الكون المبكر. على هذا النحو ، فإن هذه المجرات المتبقية ضرورية لمساعدة علماء الفلك على فهم كيفية تشكل المجرات الأولى.
للمساعدة في هذا النوع من البحث ، لاحظ كوميرون وزملاؤه المجرة المتبقية NGC 1277 بأداة تسمى مطياف المجال المتكامل. سمح لهم ذلك برسم خريطة لحركة المجرة وتحديد كتلتها وكيفية توزيع تلك الكتلة.
كشف هذا أن توزيع الكتلة الإجمالية لـ NGC 1277 – والتي يجب أن تشمل المادة المظلمة – كان هو نفسه توزيع كتلة محتويات المادة اليومية ، بمعنى آخر ، النجوم والغبار والغاز والكواكب. هذا يعني أنه داخل نصف قطر المجرة ، لا يمكن أن يكون محتوى المادة المظلمة أكبر من 5٪ ، لكن النتائج أكثر اتساقًا مع الغياب التام للمادة المظلمة في NGC 1277.
هذا مثير للدهشة ، حيث تشير النماذج المفضلة حاليًا للتطور الكوني بما في ذلك النموذج القياسي لعلم الكونيات ، إلى أن NGC 1277 يجب أن يتكون من 10٪ إلى 70٪ من المادة المظلمة.
وقال إجناسيو تروجيلو ، عضو الفريق والباحث بجامعة لاغونا ، إن “هذا التناقض بين الملاحظات وما نتوقعه يمثل لغزًا ، وربما يمثل تحديًا للنموذج القياسي”.
أين ذهبت المادة المظلمة المتبقية من المجرة؟
العلماء وراء هذا الكشف لديهم بعض الأفكار حول سبب نقص NGC 1277 في المادة المظلمة.
“أحدهما هو أن تفاعل الجاذبية مع الوسط المحيط داخل العنقود المجري الذي تقع فيه هذه المجرة قد جرد المادة المظلمة” ، عضو الفريق والباحثة بجامعة لا لاغونا آنا فيريه ماتيو. “الآخر هو أن المادة المظلمة تم إخراجها من النظام عندما تشكلت المجرة عن طريق اندماج شظايا مجرية أولية ، مما أدى إلى ظهور المجرة المتبقية.”
الفريق غير راضٍ تمامًا عن أي من التفسيرات ، وبالتالي ، سيواصل التحقيق في NGC 1277 باستخدام تلسكوب William Herschel (WHT) في مرصد Roque de los Muchachos في جزيرة الكناري في لا بالما.
قصص ذات الصلة:
– يمكن أن تلقي الفوتونات “الخفية” الضوء على المادة المظلمة الغامضة
– لم نشهد قط مادة مظلمة وطاقة مظلمة. لماذا نعتقد أنها موجودة؟
– مهمة إقليدس: بحث وكالة الفضاء الأوروبية عن المادة المظلمة والطاقة المظلمة
إذا أكدت هذه التحقيقات المستقبلية أن هذه المجرة المتبقية تفتقر إلى أكثر أشكال المادة غموضًا في الكون ، يعتقد العلماء أن هذا لن يتحدى وجود المادة المظلمة تمامًا. بالمقابل ، يعتقد الفريق أنه سيتحدى بدائل لنماذج المادة المظلمة ، ما يسمى بنظريات الجاذبية المعدلة.
قال تروخيو: “على الرغم من إمكانية فقد المادة المظلمة في مجرة معينة ، يجب أن يكون قانون الجاذبية المعدل عالميًا ؛ ولا يمكن أن يكون له استثناءات”. “لذا فإن المجرة التي لا تحتوي على مادة مظلمة هي تفنيد لهذا النوع من البدائل للمادة المظلمة.”
أقر كوميرون بأن الإجابات الحاسمة يجب أن تنتظر. وخلص العالم إلى أن “اللغز المتعلق بكيفية تشكل مجرة ضخمة بدون مادة مظلمة يظل لغزًا”.
نُشر بحث الفريق في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.