دراسة حديثة: المادة المظلمة قد تتفاعل مع نفسها

يقع على بعد سبعة مليارات سنة ضوئية من الأرض تجمع مجرات يتكوّن من عنقودين متصادمين، وتتجاوز كتلتهما الإجمالية كوادريليوني (2 × 10¹⁵) كتلة شمسية.

وبسبب هذا الحجم الهائل حصل التجمع على لقب El Gordo (البدين بالترجمة من الإسبانية). وضخامته غير عادية جدا بالنسبة للحقبة المبكرة التي وُجد فيها. وقد حيّر العلماء مثل هذا التجمع الهائل بهذا القدم.

إن وجود El Gordo مثير للدهشة إلى حد أن بعض الفلكيين يعتبرونه أمرا يهدّد النموذج الكوني الكلاسيكي. ففي إطار النظريات السائدة، من الصعب للغاية تفسير كيف استطاعت المادة المظلمة الباردة التي لا تتفاعل مطلقا مع أي شيء في كون متوسّع أن تولّد تجمعا عملاقا في هذه الفترة القصيرة. وتفترض دراسة جديدة نُشرت في مجلة Astrophysical Journal أن الحل قد يكمن في قدرة المادة المظلمة على التفاعل مع نفسها.

إقرأ المزيد

إشارة غامضة في أعماق الأرض قد تكشف سر المادة المظلمة

تأثير المادة الدافئة
وتشكّل المادة المظلمة الجزء الأساسي من كتلة الكون. وهي لا تتفاعل تقريبًا مع الضوء والمادة العادية، لأن معظم العمليات المألوفة لدينا ذات طبيعة كهرومغناطيسية. غير أن أحد الأسئلة الرئيسية في الفيزياء الحديثة هو: هل يمكن لجسيمات المادة المظلمة أن تتفاعل بنشاط مع بعضها البعض؟

وتقول الفرضية الأكثر شيوعا إن الإجابة هي "لا". وتُظهر الأرصاد أنها في الأساس باردة، أي أن جسيماتها تمتلك طاقة حركية منخفضة. ولو كانت تتصادم باستمرار فيما بينها، لأطلقت حرارة، مثل المادة العادية التي تسخن بالاحتكاك.

مع ذلك فإن المادة المظلمة ذاتية التفاعل كانت قادرة على تسريع ظهور التجمعات الفائقة المبكرة مثل El Gordo، لكن النماذج الكلاسيكية تفترض أن يكون الكون في هذه الحالة مليئا بمادة مظلمة دافئة.

حل من مرحلتين
وفي البحث الجديد درس مؤلفه نموذجا تكون فيه للمادة المظلمة حالة أساسية وحالة مثارة. وفي مثل هذا النظام يبقى معظم التصادمات مرنة. غير أن التصادم، عند بلوغ مستوى معين من الطاقة، ينقل الجسيم إلى الحالة المثارة، ممتصا الطاقة الحركية. ونتيجة لذلك، تستطيع جسيمات المادة المظلمة أن تتجمع بكفاءة وأن تبرد في الوقت نفسه.

أظهرت المحاكاة بطريقة N-body (حساب حاسوبي لحركة عدد كبير من الأجسام المتفاعلة) أن النموذج ثنائي المكوّن لـالمادة المظلمة الدافئة، الذي يجمع بين التصادمات المرنة وغير المرنة، يصف البنية المرصودة لـ El Gordo على أفضل وجه. وقد تبين أنه أدق من الفرضيات القائمة على مادة غير متفاعلة أو مادة مرنة فقط.

ومع ذلك، يبقى العلماء حذرين: فكتلة البدين الدقيقة وسرعة تصادم جسيماته لا تزالان غير مقيسين بدقة. وإذا تبيّن أن كتلة العنقود عند الحد الأدنى من التقديرات، فإن النموذج المقترح لن يُؤكَّد إلى أن يكتشف الفيزيائيون جسيمات المادة المظلمة مباشرة، وستبقى طبيعة هذا العملاق الكوني لغزا مثيرًا.

المصدر: Naukatv.ru