بالكاد يعرف محققو المادة المظلمة أي شيء عن المادة المظلمة ، لكنهم يعرفون الآن ذلك: إنها تتصرف بشكل مختلف على أطراف المجرات القديمة مقارنة بالمجرات الجديدة.
المادة المظلمة هي الأشياء التي لا نستطيع رؤيتها في الكون. تشكل معظم الكتلة في الكون لكنها لا تنبعث منها الضوء. ومع ذلك ، فإنه يسحب كل شيء مع الجاذبية. كل شيء في الكون يتصرف وكأنه يتم سحبه من خلال السحب الثقيلة الكبيرة لشيء لا يمكننا رؤيته. إن الفلكيين ليسوا متأكدين من ماهية هذا الشيء.
تساعد ورقة جديدة ، نُشرت في 3 يناير في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية ، على تضييق نطاقها.
توجد معظم المادة المظلمة التي يدرك العلماء وجودها في "الهالات" أو الغيوم داخل المجرات. لكن هناك مشكلة: تلك النوى لا تتصرف بالطريقة التي يجب عليها ، وفقًا لمحاكاة الكمبيوتر.
عندما يصمم الباحثون سلوك هالات المادة المظلمة ، عادة ما تشكل هذه الهياكل أشكالًا معينة: كرات كثيفة من المادة المظلمة في مراكز المجرات ، محاطة بحكم غائم من الأشياء. يسمي علماء الفلك هذا التوزيع "العُلوي" للمادة المظلمة. ولكن في الواقع ، تتصرف العديد من المجرات كما لو كانت مادتها المظلمة تدور في الروافد الخارجية للمجرة ، وتحيط "بنواة" فارغة إلى حد ما من المادة غير المرئية. يطلق علماء الفلك على هذا التناقض مشكلة "أعتاب".
يشير التفسير الشائع لمشكلة النواة ، التي يطلق عليها نموذج "المادة المظلمة ذاتية التفاعل" (SIDM) ، إلى أن المادة المظلمة لا توجد بالكامل خارج الفيزياء فحسب ، بل يمكننا اكتشافها وفهمها مباشرةً ، ولكنها تعمل أيضًا على نفسها باستخدام قوى غير معروفة. إذا كانت تفاعلات المادة المظلمة مع نفسها تختلف عن تفاعلاتها مع المادة العادية ، فقد يفسر ذلك كيف تمكنت من الانتقال من مراكز المجرات نحو حوافها.
لكن الدراسة الجديدة تشير إلى أن هذا التفسير قد يكون من الأمور المعقدة بشكل مفرط.
قوة أخرى يمكنها دفع المادة المظلمة خارج مركز المجرات: تسخين المادة المظلمة. ويشير ذلك إلى طاقة مكثفة ورياح من تكوين النجوم تدفع المواد المظلمة خارج مراكز المجرات (حيث تتكون معظم النجوم الجديدة). ولكن هناك القليل من الأدلة المباشرة على هذه الظاهرة ، وحتى إذا كانت هناك ، فليس من الواضح ما إذا كان مثل هذا التسخين سيكون قويًا بما يكفي لشرح التناقض بين نماذج توزيع المادة المظلمة وما تظهره الملاحظات.
ومع ذلك ، تشير هذه الورقة الجديدة إلى أن تسخين المادة المظلمة هو التفسير الصحيح.
درس المؤلفون 16 مجرة قزمة مقسمة تقريبًا إلى فئتين: المجرات التي توقفت عن تكوين النجوم قبل مليارات السنين والمجرات التي توقفت عن تكوين النجوم مؤخرًا أو ما زالت تشكل النجوم.
وجد الباحثون أن المجرات الأقدم والأقل نشاطًا تميل إلى أن تكون لها أطراف مظلمة - مناطق في مراكزها تحتوي على الكثير من المادة المظلمة. تميل المجرات الأكثر نشاطًا إلى أن يكون لها نوى فارغة.
وكتب الباحثون أن النتائج الجديدة تشير إلى أن تسخين المادة المظلمة حقيقي ويلعب دورًا مهمًا في سلوك المادة المظلمة. المجرات التي توقفت منذ فترة طويلة عن تكوين النجوم لديها طاقة أقل لطرد المادة المظلمة من مركز المجرة. في تلك الحالات ، تصرفت المادة المظلمة بالطريقة التي تتنبأ بها النماذج البسيطة. تحتوي المجرات الأكثر نشاطًا التي تشكل النجوم على مزيد من التسخين ، وهذا يجعل المادة المظلمة هناك تنحرف عن النماذج.
إذا كانت هذه النتيجة صحيحة ، فإنها تضيق احتمالات ما يمكن أن تكون عليه المادة المظلمة ، على الرغم من أنها ليست مثيرة بشكل دراماتيكي: يجب أن تكون شيئًا يمكن أن ينفجر من مركز المجرة بالكثير من النجوم الجديدة. وقد تعني هذه النتيجة أنه من غير الضروري اقتراح جميع أنواع خصائص المادة المظلمة الغريبة لشرح كيفية تصرف المادة.
ومع ذلك ، لا يوجد شيء مؤكد حتى الآن. اعترف الباحثون في ورقتهم أنهم اعتمدوا على طرق محاكاة المادة المظلمة التي تعرضت لبعض الانتقادات. يمكن أن تكون هناك مجرات أخرى موجودة بخصائص في مكان ما بين العارضة والنماذج الأساسية ، مما قد يعقد النتائج الجديدة.
في الوقت الحالي ، يمكن لمحققو المادة المظلمة تقديم قطعة أخرى من الأدلة إلى لوحات الإعلانات المغطاة بسلسلة حمراء.
