مما تتكون المادة المظلمة؟ إنها واحدة من أكثر الأسئلة المحيرة في علم الفلك الحديث. نحن نعلم أن المادة المظلمة موجودة ، حيث يمكننا أن نرى تأثيرها الثقالي الواضح على كل شيء من المجرات إلى تطور الكون بأكمله ، لكننا لا نعرف ماذا يكون. أفضل تخميننا هو أنه نوع من الجسيمات الجديدة الغريبة التي لا ترغب في التحدث إلى المادة العادية في كثير من الأحيان (وإلا كنا قد رأيناها الآن). أحد الاحتمالات هو أنه نوع افتراضي غريب من الجسيمات يعرف باسم المحور ، ولا يستخدم فريق من الفلكيين سوى الثقوب السوداء في محاولة لإلقاء نظرة على هذا المخلوق الكوني الجديد الغريب.
أجندة أكسيون
سأكون صادقا معك ، لا نعرف إذا كانت هناك أكسيونات. تم اختراعها لتفسير لغز فيزياء الطاقة العالية. هناك نوع معين من التناظر في الطبيعة حيث إذا قمت ببعض التفاعل العشوائي الذي يتضمن الكثير من الجسيمات دون الذرية وقمت بتغيير الشحنات الكهربائية للجميع للعلامة المعاكسة ، وقمت أيضًا بتشغيل العملية في المرآة ، فستحصل على نفس النتيجة بالضبط. يُعرف هذا باسم تناظر الشحن والتكافؤ أو تناظر CP للاختصار.
هذا التناظر يسود في كل مكان في الطبيعة ، إلا عندما لا يفعل ذلك ، كما هو الحال في القوة النووية الضعيفة ، القادرة على انتهاك هذا التماثل كلما شعرت بذلك.
اللغز هو أن القوة النووية القوية يجب أن تنتهك هذا أيضًا من جميع الحقوق. هناك مصطلحات في الرياضيات من الواضح أنها تكسر تناظر CP ، ومع ذلك لا نرى أي علامات على التماثل تنكسر مع القوة النووية القوية في أي من تجاربنا. لذا يجب أن يحدث شيء ما لاستعادة هذا التماثل عندما يجب كسرها.
الجواب - أو على الأقل إجابة واحدة محتملة - هو نوع جديد من الجسيمات يسمى المحور. يستعيد المحور المحور نوعًا معينًا من التوازن في القوة (نعم ، أنا على دراية بمرجع حرب النجوم هنا) حتى يتم الحفاظ على تناظر CP ويمكن للجميع ممارسة حياتهم اليومية. بالطبع لم تكشف التجارب حتى الآن بشكل مباشر عن وجود المحور ، وهناك مجموعة من الكتل والخصائص المحتملة التي يمكن أن يكون لها المحور.
داخل هذا النطاق من الكتل والخصائص المحتملة المسموح بها للمحور ، يحدث شيء رائع. إذا أردنا أن نملأ الكون بالمادة المظلمة ، فإن هذه المادة المظلمة يجب أن يكون لها خصائص معينة. لا يمكنها التفاعل مع المادة العادية في كثير من الأحيان ولا يمكنها التفاعل مع نفسها في كثير من الأحيان أيضًا. أيضًا ، يجب أن يكون هناك الكثير منها ، ويجب أن يكون مستقرًا للغاية وطويل الأمد. اتضح أن بعض نطاق خواص المحور المحتملة تسمح بأن يكون الجسيم الافتراضي مرشحًا للمادة المظلمة.
المحاور المظلمة
إذا سمحنا للمحور أن يكون المادة المظلمة فإنه يمكن بشكل عام أن يشرح جميع ملاحظات المادة المظلمة المعتادة. يمكن أن يشرح منحنيات الدوران داخل المجرات. يمكن أن يشرح حركات المجرات داخل مجموعات المجرات. يمكن تصنيعه بوفرة كافية في الكون المبكر لتناسب ملاحظات خلفية الميكروويف الكونية. وما إلى ذلك وهلم جرا.
علاوة على ذلك ، يمكن أن تتراكم المحوريات في نوى المجرات معًا بإحكام بما يكفي لتشكيل كرة ضخمة واحدة تبدو في البداية وكأنها ثقب أسود فائق الكتلة. سيكون صغيرًا ، لن يتفاعل مع الضوء ، وسيكون ضخمًا للغاية. في حين أن الملاحظات الأخيرة من Event Horizon Telescope أعطتنا صورة حرفية لثقب أسود عملاق في مجرة أخرى ، فهذا لا يعني بالضرورة استبعاد أن هذه النوى المحورية لا تزال تتربص في أعماق المجرات في جميع أنحاء الكون. وبهذه النوى المحورية المحتملة ، قد نتمكن من التعامل مع خصائصها.
الثقوب السوداء هي المفتاح
بصرف النظر عن Event Horizon Telescope ، ليس لدينا ملاحظات مباشرة للثقوب السوداء الهائلة. يمكننا فقط رؤية المواد التي تدور حولها وتغمرها. ومن خصائص تلك المادة يمكننا تقدير حجم وكتلة الثقوب السوداء. باستخدام هذه التقنيات ، اكتشفنا على مدى عقود علاقة غريبة للغاية: المجرات الأكثر ضخامة تستضيف ثقوبًا سوداء أكبر في مراكزها. هذه العلاقة في الواقع ضيقة نسبيًا وتخبرنا أن الثقوب السوداء تطورت بطريقة أو بأخرى مع المجرات المضيفة.
ولكن كما قلت ، لا يمكننا مراقبة الثقوب السوداء مباشرة. لذلك قد لا تكون ثقوب سوداء على الإطلاق. قد تكون نوى محورية مختبئة في مراكز تلك المجرات. إذا كان هذا هو الحال ، فالأمر لا يتعلق بالثقوب السوداء التي تطورت مع المجرات المضيفة لها ، ولكن النوى المحورية تتطور مع المجرات المضيفة. كلما كبرت المجرة ، زادت المادة المظلمة المحورية التي يمكن أن تستضيفها ، وكلما زاد مركز المحورية في المركز.
وهذا يعني أنه يمكننا استخدام العلاقة بين الجسم الداكن المركزي (سواء كان ثقبًا أسود أو قلبًا محوريًا) والمجرة نفسها لتقييد خصائص المحاور. يعمل هذا لأنه إذا بدأت اللعب مع كتلة الجسيمات المحورية ، فإن هذا يؤثر على مدى سهولة تجميعك لتكوين قلب ، مما سيغير العلاقة بالمجرة المضيفة.
استخدم فريق من علماء الفلك مؤخرًا العلاقة بين الثقوب السوداء والمجرات للقيام بذلك بالضبط ، وتمكنوا من وضع بعض الحدود العليا على كتلة الجسيمات المحورية ، مما سيساعد في توجيه التجارب المستقبلية وعمليات البحث المباشر. هل المحور هو المسؤول عن المادة المظلمة في الكون؟ نأمل في يوم من الأيام أن نلقي بعض الضوء على الوضع.
اقرأ المزيد: "المحور الأساسي - كتلة الهالة وعلاقة كتلة الثقب الأسود - الهالة: قيود على مقاييس قليلة من بارسيك"
