يمكن أن تتدحرج بعض هالات المادة المظلمة في الكون مثل بيض عيد الفصح الكوني المجوف

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

لبعض الوقت ، فكر العلماء في سؤال غريب: هل يمكن أن توجد المجرات بدون هالة خارجية من المادة المظلمة؟ لكن الأبحاث الجديدة تقلب هذا السؤال حولها ، والتحقيق في ما إذا كان يمكن أن توجد بعض هالات المادة المظلمة بدون مجرات في مراكزها – مثل بيض عيد الفصح المجوف الذي يتجول في الكون.

ترتبط المجرات والمواد المظلمة من الناحية النظرية لأنه يُعتقد أن المجرات تتشكل نتيجة للغاز والغبار في البئر في الفضاء ، ويتم إنشاء هذه الآبار من خلال التأثير الجاذبية لتكتلات المادة المظلمة. كما يجمع الجماعي في تلك الآبار ، يتم تشكيل النجوم. هذا “ينمو” باستمرار مجرة ​​، وبعد ملايين السنين ، ينتهي هذا المجرة بالجلوس في فقاعة المادة المظلمة.

لكن إيثان نادلر ، عالم الفيزياء الفلكية الحسابية بجامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، يبحث في وجود هالات المظلمة المظلمة “المظلمة” المظلمة. بدأ كل شيء عندما قام بحساب الكتلة الحرجة التي ستفشل بها مثل هذه الهالة في تكوين النجوم.

“كل مجرة ​​لاحظناها على الإطلاق تتفق مع الإقامة في هالة مسألة مظلمة. ومع ذلك ، لا نعرف ما إذا كانت هالات المادة المظلمة موجودة في تكوين نجوم. وبعبارة أخرى ، لا نعرف ما إذا كانت هناك هالات مظلمة خالية من النجوم” ، قال نادلر لـ Space.com. “إن هالو المظلمة بدون نجوم أو” داكنة “لن يكون له هالة في مركزها.”

في السابق ، أوضح نادلر ، كان يعتقد أن الحد الكتلة لتشكيل النجوم يتراوح بين 100 مليون و 1 مليار كتلة شمسية. هذا يعني أن هالو المادة المظلمة فقط حول هذا الحد الكتلي يمكن أن يظل “مظلمًا” دون تشكيل النجوم ، مما يشير إلى وجودها أمر نادر الحدوث. ومع ذلك ، فقد حدد نادلر الآن حد جديد لتشكيل النجوم الدنيا يشير إلى أن هالات المادة المظلمة “المظلمة” يمكن أن تكون في الواقع أكثر شيوعًا مما كان يعتقد سابقًا. في الواقع ، يقترح إصدارات أقل ضخمة من هذه الأشياء في الواقع تفضلها النماذج الكونية.

أحد المكونات الرئيسية لتشكيل النجوم هو الهيدروجين ، العناصر الأكثر أخفا والأكثر تأسيسية للكون. أوضح نادلر أن المحاولات السابقة لوضع حد أدنى على تكوين النجوم لم تعتبر سوى تبريد أبسط شكل من أشكال الهيدروجين ، ويتألف من إلكترون يدور حول نوى بروتون واحد. ومع ذلك ، عند النظر في تبريد الهيدروجين جزيئات، الذي يتكون من ذرتين هيدروجين مرتبطين ببعضهما البعض ، وجد أن النجوم يمكن أن تتشكل في هالو المادة المظلمة التي تزن 1 مليون كتلة شمسية فقط بعد حوالي مليار سنة من الانفجار الكبير – أصغر من الحسابات السابقة المتوقعة.

كانت هذه الهالو قد استمرت في النمو من خلال تجميع المزيد من المواد المظلمة مع مرور الوقت ، حيث تصل في النهاية إلى جماهير تساوي 10 ملايين كتلة شمسية في الكون الحالي. حتى هالات المادة المظلمة الأصغر من تلك التي كانت ستزرع أيضًا عن طريق جمع الكتلة – ولكن كان من الممكن أن يتم تشكيل النجوم بسبب تدفق الإشعاع إليها من المجرات الأخرى (الأكثر نجاحًا).

وقال نادلر: “من الناحية النظرية ، تتوقع معظم نماذج المادة المظلمة أن العديد من الهالات الصغيرة موجودة من الهالات الكبيرة ، لذلك من المحتمل أن توجد هالات بدون نجوم بأعداد كبيرة”.

إينشتاين يلقي الضوء على هالات المادة المظلمة “الظلام”

يُفترض أن المادة المظلمة تفوق “المادة العادية” في الكون بعامل خمسة. هذا يعني أن كل الأشياء التي نراها من حولنا على مستوى كوني ، مثل النجوم والكواكب والأقمار ، وعلى المستوى اليومي ، مثل الأشجار والغيوم والسيارات وأجسادنا والقط المجاور ، تمثل 15 ٪ فقط من المسألة في الكون.

ومع ذلك ، على الرغم من وجودها في كل مكان ، فإن المادة المظلمة غير مرئية بشكل فعال لأنها لا تتفاعل مع الضوء (أو أنها تفعل ذلك بشكل ضعيف للغاية بحيث لا يمكن اكتشافها بأدواتنا). وبالمثل ، فإن المادة المظلمة لا تتفاعل مع المادة العادية ، ولم نر أي دليل قوي على أنها تتفاعل مع نفسها. هذا لا يعني بالضرورة أن هالو المواد المظلمة لا يمكن أن تنجرف المجرات عبر الكون مثل الأشباح العملاقة.

المادة المظلمة لها كتلة ، وهذا يعني أنها تتفاعل الجاذبية. هكذا نعرف أنه موجود في المقام الأول. هذا يعني أن هالو المادة المظلمة “المظلمة” ، إذا كانت هناك ، يمكن أن يكون لها تأثير اليوم.

وقال نادلر: “على الرغم من أن هالوس بدون نجوم (إذا كانت موجودة) لا تستضيف المجرات ، إلا أنها لا تزال لها تأثير الجاذبية على كل من المادة المظلمة والمواد الطبيعية”. “لذا ، فإن عدد والطيف الكتلي للهالات غير المتواجدة النجمية المهمين في تحديد الهيكل على نطاق صغير لكوننا وديناميات الجاذبية.

“على الرغم من الملاحظة ، على الرغم من ذلك ، ليس لدينا أدلة على وجود هالوس أسفل عتبة تكوين المجرة. الهدف الرئيسي التالي هو اكتشاف هذه الأشياء.”

ومع ذلك ، فإن البحث عن هالات المادة المظلمة “المظلمة” أسهل من القيام به ، بسبب “عدم مرور” المادة المظلمة. يستنتج العلماء وجود المادة المظلمة من خلال مراقبة تأثيرها الجاذبية على مكون المادة “اليومي” المرئي للمجرات ، مثل نجومهم ، والغاز ، والغبار – ولكن لا توجد مجرة ​​داخل مادة داكنة تعني أنه لا يوجد شيء مرئي لهذا التأثير الجاذبية للعمل عليه.

بخلاف نسيج المكان والوقت نفسه ، وهذا هو.

“لا يمكننا البحث عن هالو المادة المظلمة” المظلمة “مباشرة ؛ بدلاً من ذلك ، نحتاج إلى استنتاج وجودهم بناءً على تأثير الجاذبية”. “إحدى التقنيات الواعدة للقيام بذلك هي عدسة الجاذبية القوية.”

عدسة الجاذبية هي ظاهرة تنبأت بها ألبرت أينشتاين لأول مرة في نظريته في الجاذبية عام 1915 ، والمعروفة باسم النسبية العامة. تقترح نظرية تغيير النموذج هذه الأشياء ذات المنحنى الشامل نسيج الزمن (توحيد رباعي الأبعاد للمكان والوقت).

عندما يمر الضوء من مصدر الخلفية هذا الانحناء وكائن الكتلة ، أو “العدسة الجاذبية” ، يكون مساره منحنيًا ، مع وجود درجة من الانحناء على مدى ارتباط الكتلة. هذا يعني أن الضوء من مصدر واحد يمكن أن يصل إلى أدواتنا في أوقات مختلفة ، وبالتالي تصبح مكبرة في إشارة أو حتى تسبب في ظهور مصدر الخلفية في أماكن متعددة في نفس الصورة.

قد تكون هالو المادة المظلمة “الظلام” غير مرئية ، ولكن حتى بدون مجرات في مراكزها ، لا يزال لديهم كتلة ، مما يعني أنه لا يزال بإمكانهم العمل كعدسة جاذبية. إن آثار العدسة غير المبررة التي لا يمكن أن ترتبط بالمادة المرئية يمكن أن تمنع علماء الفلك إلى وجود هالة المادة المظلمة أقل من المجرة.

وقال نادلر: “أصبحت بيانات عدسة الجاذبية من تلسكوب جيمس ويب للفضاء (JWST) حساسة فقط لحوالي 10 ملايين هالة الكتلة الشمسية ، وسوف تكتشف مرافق جديدة مثل مرصد روبن الآلاف من العدسات القوية الجديدة”. “أنا آمل أن يكون اكتشاف هذه الأشياء أمرًا ممكنًا في هذا العقد.”

القصص ذات الصلة:

– قد تعيش المادة المظلمة في ضباب كثيف حول الجثث النجمية

-يمكن أن تكشف المادة المظلمة في النهاية من خلال التفاهات الذاتية

– قد يتكبير الثقب الأسود “البدائي” من خلال نظامنا الشمسي كل عقد

هذه النتائج تهم لأن وجود-أو عدم وجود-من هالات المادة المظلمة “المظلمة” أسفل حد تشكيل النجوم من نادلر يمكن أن يساعد العلماء على التمييز بين نماذج المادة المظلمة المختلفة ، بما في ذلك النموذج القياسي لعلم الكونيات أو نموذج “Lambda Cold Dark Matter” ، وهو المعيار الذهب الحالي بين النماذج الكونية.

“إذا لم تكن موجودة ، فسيكون ذلك أيضًا مثيرًا للاهتمام للغاية ، حيث يعني ذلك أن تنبؤات نماذج المادة المظلمة” الباردة “القياسية لوفرة الهالو الصغيرة غير صحيحة ، وأن المادة المظلمة قد تتصرف بدلاً من ذلك على المقاييس دون الجالخ ، كما هو الحال في النماذج البديلة مثل المادة المظلمة الدافئة أو الغامضة ،” اختتمت نادلر. ” “رسم خرائط للهالات التي تشير إلى المجرات المضيفة تشير إلى كيفية تشكيل النجوم ، وهو سؤال أساسي في نظرية تكوين المجرة.”

تم نشر أبحاث نادلر يوم الثلاثاء (14 أبريل) في خطابات المجلة الفيزيائية الفلكية.