تشير دراسة جديدة من تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا إلى أن المجرات تتشكل داخل كتل من المادة المظلمة. وجد مسح سبيتزر الجديد أن كمية المادة المظلمة المحيطة بالمجرات البعيدة متسقة بشكل مدهش.
ابدأ بالكثير والكثير من المادة المظلمة ، ثم قلّب في الغاز. اترك الخليط لفترة من الوقت ، ويجب أن ترتفع المجرة من الخليط.
لا يمكن تنفيذ هذه الوصفة البسيطة لخبز المجرات في المنزل ، لكنها تعكس ما يتعلمه الفلكيون حول تكوين المجرات. مثل خبز الخبز مع الخميرة ، هناك حاجة إلى مادة غامضة في الكون تسمى المادة المظلمة لتنمو المجرة.
تعمل دراسة جديدة من تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا على تحسين ما هو معروف عن هذا المكون الأساسي للمجرات. يقترح أنه ليس فقط المادة المظلمة ضرورية ، ولكن يجب أن تكون كمية الحد الأدنى من المادة موجودة قبل تكوين المجرة. أقل من ذلك يعني عدم وجود مجرة - المكافئ الكوني لخبز فاشل من الخبز.
قال الدكتور دونكان فاره من جامعة كورنيل ، إيثاكا ، نيويورك: "تولد المجرات في مجموعات ضخمة من المادة المظلمة. نجد أن هذه الكتل تبدو متسقة بشكل ملحوظ في الحجم من المجرة إلى المجرة". فرح هو المؤلف الرئيسي لورقة تصف هذه النتائج وغيرها في عدد حديث من رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
كما تشير أسماؤها ، فإن المادة المظلمة لا تصدر ضوءًا ، لذلك لا يمكن لأي تلسكوب تقليدي رؤيتها. ما يسمى بالمادة الطبيعية ، التي تشمل النباتات والأشخاص وجميع أنواع الأجسام الفضائية ، تبعث إشعاعًا كهرومغناطيسيًا أو ضوءًا. هناك مادة مظلمة في الكون حوالي خمس مرات أكثر من المادة العادية.
ومع ذلك ، فإن المادة المظلمة لها كتلة ، مما يعني أنها يمكن أن تمارس سحب الجاذبية على المادة الطبيعية.
قال المؤلف المشارك الدكتور جايسون سوراس من مركز سبيتزر للعلوم التابع لوكالة ناسا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا: "المادة المظلمة لها جاذبية ، لذا فهي تسحب المزيد والمزيد من المادة المظلمة بالإضافة إلى الغاز" العادي. "نعلم أن الغاز يتكثف في النهاية إلى النجوم التي تتكون منها المجرات ، لكن دراسة سبيتزر تشير إلى أن هذا لا يحدث حتى تصل المادة المظلمة إلى كتلة حرجة".
استخدم فراح وزملاؤه بيانات من مسح سبيتزر للأشعة تحت الحمراء خارج المجراة لدراسة مئات الأجسام البعيدة ، التي تسمى مجرات الأشعة تحت الحمراء فائقة السطوع ، التي تقع على بعد مليارات السنين الضوئية. هذه المجرات الصغيرة مشرقة بشكل لا يصدق ومليئة بالكثير من أنشطة تكوين النجوم المغبرة.
في البداية ، شرع الباحثون في فهم أفضل لكيفية تطور المجرات الصغيرة والمادة المظلمة وتجميعها معًا في مجموعات عملاقة من المجرات الناضجة التي تهيمن على عالمنا الحالي. قال فرح: "قد تعتقد أن المجرات تتوزع بشكل عشوائي عبر السماء ، مثل رمي حفنة من الرمال على الأرض". "لكنهم ليسوا كذلك ، وقد يكون السبب هو أن المادة المظلمة تتجمع حول المجرات الصغيرة تجذب بعضها البعض مثل الغراء."
من خلال تحديد مدى إحكام مجرات الأشعة تحت الحمراء فائقة السطوع التي بدأت في التجميع معًا ، تمكن فرح وزملاؤه من قياس مقدار المادة المظلمة "الغراء" الموجودة بشكل غير مباشر. كلما كان التجميع أكثر إحكامًا ، كانت هناك مادة مظلمة أكثر. لقد قاموا بهذا الحساب لدفعتين من المجرات على مسافات مختلفة من الأرض.
هذا عندما لاحظوا شيئًا غريبًا. مقابل كل مجرة درسوها ، بغض النظر عن المسافة البعيدة ، يبدو أن هناك تكتلات من المادة المظلمة تحيط بنفس الحجم تقريبًا ، أي ما يعادل 10 تريليون كتلة شمسية. نظرًا لأن الفلكيين لم يجدوا أي مجرات مقترنة بأقل من 10 تريليون كتلة شمسية من المادة المظلمة ، فإنهم يعتقدون أن هذه الكمية يجب أن تكون الحد الأدنى الضروري لتكوين مجرة الأشعة تحت الحمراء فائقة السطوع.
قال سوراس: "قد تكون كتل المادة المظلمة مثل البذور التي تلد هذه المجرات البعيدة". "المجرات المتشابهة في شكل الكون القريب الخاص بنا بطريقة مختلفة تمامًا ، لذا فإن ما نتعلمه ينطبق على حقبة مختلفة في عالمنا ، تعود إلى زمن الكون."
ما إذا كانت أنواع أخرى من المجرات قد تنشأ أيضًا بطرق مماثلة هو سؤال مستمر في علم الفلك. وقد أشارت الدراسات السابقة على المجرات ذات الطاقة العالية والتي تسمى الكوازارات إلى أن تلك الأجسام تتطلب أيضًا الحد الأدنى من الكتلة من المادة المظلمة لتنمو. فقط في هذه الحالة ، لم تبدأ "عجين" المجرات بكثافة ، حوالي أربعة إلى خمسة تريليونات كتلة شمسية.
يبدو أنه سيتعين على الفلكيين الانتظار لفترة أطول قليلاً قبل أن يتخلى الكون عن أفضل وصفات عائلية محفوظة.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة ناسا
