دراسة المجرات القزمة تعمق سر المادة المظلمة

كشفت دراسة جديدة لجارين درب التبانة - مجرتا Fornax و Sculptor dwarf - عن توزيع سلس للمادة المظلمة ، مما يشير إلى أن النموذج الكوسمولوجي القياسي ، الذي يظهر مادة مظلمة معبأة بكثافة في مراكز المجرات ، قد يكون خاطئًا ، وفقًا لشهر أكتوبر 17 ، 2011 ، بيان صحفي صادر عن مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية.

تصور الفنان لمجرة قزمية تُرى من سطح كوكب خارج المجموعة الشمسية الافتراضية. وجدت دراسة جديدة أن المادة المظلمة في المجرات القزمية يتم توزيعها بسلاسة بدلاً من تجميعها في مراكزها. هذا يتناقض مع المحاكاة باستخدام النموذج الكوني القياسي. ائتمان الصورة: ديفيد أغيلار (CfA)

مثل كل المجرات ، فإن درب التبانة هي موطن لمادة غريبة تسمى المادة المظلمة. المادة المظلمة غير مرئية ، وخيانة وجودها فقط من خلال سحب الجاذبية. بدون وجود مادة مظلمة تمسكها ببعضها ، فإن نجومنا المجرة السريعة ستنطلق في كل الاتجاهات. طبيعة المادة المظلمة هي لغز تعمقته دراسة جديدة.

تم قبول ورقة من إعداد مات ووكر (مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية) والمؤلف المشارك خورخي بيناروبيا (جامعة كامبريدج ، المملكة المتحدة) تصف الدراسة للنشر في مجلة الفيزياء الفلكية . قال المؤلف الرئيسي مات واكر:

بعد الانتهاء من هذه الدراسة ، نعرف القليل عن المادة المظلمة أكثر مما كنا نعرفه من قبل.

يصف النموذج الكوني القياسي الكون الذي تهيمن عليه الطاقة المظلمة والمادة المظلمة. يفترض معظم علماء الفلك أن المادة المظلمة تتكون من جزيئات غريبة "باردة" (بطيئة الحركة) تتجمع جاذبيتها معًا. بمرور الوقت تنمو كتل المادة المظلمة وتجذب المادة الطبيعية ، وتشكل المجرات التي نراها اليوم.

يستخدم علماء الكون أجهزة كمبيوتر قوية لمحاكاة هذه العملية. تظهر عمليات محاكاةهم أن المادة المظلمة يجب أن تكون معبأة بكثافة في مراكز المجرات.

صرح ووكر:

تتناقض قياساتنا مع التنبؤ الأساسي حول بنية المادة المظلمة الباردة في المجرات القزمة. ما لم يكن بإمكان المنظرين تعديل هذا التنبؤ أو عدمه ، فإن المادة المظلمة الباردة لا تتوافق مع بيانات الرصد الخاصة بنا.

تتألف المجرات القزمية من مادة مظلمة تصل إلى 99 في المائة ومادة مادية طبيعية مثل النجوم. هذا التباين يجعل المجرات القزمة أهدافًا مثالية للفلكيين الذين يسعون لفهم المادة المظلمة.

مجرة قزم Fornax ، واحدة من مجرتين قزمتين في دراسة المادة المظلمة. صورة الائتمان: ESO / مسح السماء الرقمية 2

حلل ووكر وبناروبيا توزيع المادة المظلمة في جارين درب التبانة: مجرتا قزم Fornax و Sculptor. تحتوي هذه المجرات على مليون إلى عشرة ملايين نجم ، مقارنة بحوالي 400 مليار في مجرتنا. قام الفريق بقياس المواقع والسرعات والتركيبات الكيميائية الأساسية من 1500 إلى 2500 نجم.

أوضحت بيناروبيا:

النجوم في سرب مجرة ​​قزم مثل النحل في خلية نحل بدلاً من التحرك في مدارات لطيفة دائرية مثل المجرة الحلزونية. وهذا يجعل الأمر أكثر صعوبة لتحديد توزيع المادة المظلمة.

أظهرت بياناتهم أنه في كلتا الحالتين ، يتم توزيع المادة المظلمة بشكل موحد على منطقة كبيرة نسبيًا ، عبر مئات السنين الضوئية. وهذا يتناقض مع التنبؤ بأن كثافة المادة المظلمة يجب أن تزداد بحدة نحو مراكز هذه المجرات.

قال Pe rria:

إذا كانت إحدى المجرات القزمية خوخًا ، فإن النموذج الكوني المألوف يقول إنه يجب أن نجد حفرة مظلمة في الوسط. وبدلاً من ذلك ، فإن أول مجرتين قزمتين درسناهما تشبه الخوخ بدون نتوءات.

اقترح البعض أن التفاعلات بين المادة الطبيعية والظلام يمكن أن تنشر المادة المظلمة ، ولكن المحاكاة الحالية لا تشير إلى أن هذا يحدث في المجرات القزمة. تشير القياسات الجديدة إلى أن المادة العادية تؤثر على المادة المظلمة أكثر من المتوقع ، أو أن المادة المظلمة ليست "باردة". ويأمل الفريق في تحديد ما هو صحيح من خلال دراسة المزيد من المجرات القزمية ، وخاصة المجرات ذات النسبة الأعلى من المادة المظلمة.

خلاصة القول: درس مات ووكر (مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية) والمؤلف المشارك خورخي بياروبيا (جامعة كامبريدج ، المملكة المتحدة) المادة المظلمة في مجرات قزم فورناكس والنحات واكتشفوا أن المادة المظلمة لم يتم توزيعها كما النموذج الكوني القياسي يتنبأ. في 17 أكتوبر 2011 ، قال بيان صحفي صادر عن مركز هارفارد-سميثسونيان للفيزياء الفلكية إن البيانات الجديدة تتناقض مع التنبؤ بأن كثافة المادة المظلمة يجب أن تزداد بحدة نحو مراكز هذه المجرات.

عبر مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية

سحابة Magellanic الصغيرة: مجرة ​​قزمية قريبة

يأخذ تلسكوب هابل الفضائي تعدادًا للمادة المظلمة

باري باريش يصطاد للمادة المظلمة في عالمنا

النجوم غيبوبة مفتاح لقياس الطاقة المظلمة

يقول ديفيد شليغل إن BOSS ستقوم بتخطيط بنية الكون على نطاق واسع