تم اكتشاف المادة المظلمة لأول مرة منذ 12 مليار سنة

 تم اكتشاف المادة المظلمة لأول مرة منذ 12 مليار سنة  تصوير فني لمجرة. (رصيد الصورة: iStock / Getty Images Plus) استخدم العلماء البقايا الأحفورية المتبقية من الانفجار العظيم لاكتشاف غير مسبوق للمادة المظلمة. اكتشف العلماء المادة المظلمة حول المجرات التي كانت موجودة منذ حوالي 12 مليار سنة ، وهو أول اكتشاف حتى الآن لهذه المادة الغامضة التي تهيمن على الكون. تشير النتائج ، التي تم التوصل إليها من خلال تعاون بقيادة باحثين من جامعة ناغويا اليابانية ، إلى أن المادة المظلمة في الكون المبكر أقل "تكتلًا" مما تتنبأ به العديد من النماذج الكونية الحالية. إذا أكد المزيد من العمل هذه النظرية ، فقد يغير فهم العلماء لكيفية تطور المجرات ، ويقترح أن القواعد الأساسية التي تحكم الكون يمكن أن تكون مختلفة عندما كان عمر الكون 13.7 مليار سنة ... فقط 1.7 مليار سنة. المفتاح لرسم خرائط للمادة المظلمة في الكون البدائي هو إشعاع الخلفية الكونية الميكروي (CMB).CMB) ، وهو نوع من الإشعاع الأحفوري المتبقي من الانفجار العظيم ، منتشر في جميع أنحاء الكون. "كانت مراقبة المادة المظلمة حول المجرات البعيدة فكرة مجنونة ، لم يظن أحد أننا نستطيع فعل ذلك ، ولكن بعد أن ألقيت حديثًا عن عينة من مجرة ​​كبيرة بعيدة ، جاءني هيروناو وقال إنه قد يكون ممكنًا ،" وقال أستاذ طوكيو ماسامي أويشي في بيان. افحص المادة المظلمة حول هذه المجرات باستخدام CMB". نظرًا لأن الضوء يستغرق وقتًا محدودًا للانتقال من الأجسام البعيدة إلى الأرض ، يرى علماء الفلك المجرات الأخرى كما كانت موجودة عندما تركها الضوء المرصود. كلما كانت المجرة بعيدة ، كلما وصل الضوء إلينا لفترة أطول ، لذلك نرى المجرات الأبعد كما لو كانت منذ مليارات السنين في الكون المبكر. يعد اكتشاف المادة المظلمة عملية شائكة ، نظرًا لأن المادة المظلمة هي المادة الغامضة التي تشكل حوالي 85٪ من الكتلة الكلية للكون ، ولا تتفاعل مع المادة والضوء بالطريقة التي تتكون بها المادة اليومية من البروتونات والنيوترونات التي تتكاثر. النجوم والكواكب ونحن نفعل. اكتشاف المادة المظلمة "العتيقة" من أجل "مراقبة" المادة المظلمة ، يجب على الفلكيين الاعتماد على تفاعلها مع الجاذبية. وفقًا لنظرية النسبية لأينشتاين ، تتسبب الأجسام الضخمة في تشوه الزمكان. والتشابه الشائع لتقريب هذا هو صفيحة مطاطية قابلة للتمدد تحتوي على كرات ذات كتلة متزايدة. كلما زادت الكتلة ، زادت "الانحناء" الذي تسببه في الورقة. وبالمثل ، كلما زاد حجم الجسم الكوني ، زاد التواء الزمكان الذي يسببه. تتسبب الأجسام الضخمة مثل المجرات في انحناء الزمكان بشدة ، بحيث ينحني الضوء القادم من مصادر خلف المجرة ، تمامًا كما ينثني مسار رخامي متدحرج بواسطة لوح مطاطي ممتد. يغير هذا التأثير موقع مصدر الضوء في السماء ، وهي ظاهرة تسمى عدسة الجاذبية. لدراسة توزيع المادة المظلمة في مجرة ​​ما ، يمكن لعلماء الفلك ملاحظة كيف يتغير الضوء من مصدر خلف تلك المجرة أثناء مروره عبر ما يسمى "مجرة العدسة". كلما زادت المادة المظلمة في المجرة ذات العدسة ، زاد تشوه الضوء المار ، ولكن هناك حدود لهذه النظرية. نظرًا لأن المجرات الأولى والأكثر بُعدًا خافتة جدًا ، ويلاحظ علماء الفلك الكون بشكل أعمق ويعود بالزمن إلى الوراء ، يصبح تأثير العدسة أكثر دقة ويصعب رؤيته ، مما يتطلب من العلماء استخدام الكثير من مصادر الخلفية والعديد من المجرات المبكرة لتحديدها بدقة. العدسة بالمادة المظلمة. رسم خرائط لتوزيع المادة المظلمة على المجرات التي يتراوح عمرها بين 8 و 10 مليارات سنة. يوفر الإشعاع CMB مصدر الضوء أقدم من أي مجرة ​​أخرى ، الإشعاع CMB إنه إشعاع منتشر في كل مكان ، تم إنشاؤه عندما تبرد الكون بدرجة كافية للسماح للذرات بالتشكل ، مما يقلل من عدد الإلكترونات الحرة التي تشتت الفوتون في لحظة يطلق عليها علماء الكون "الانتثار النهائي". يمكن للمجرات التي تحتوي على مادة مظلمة أن تحرف الإشعاع CMB بسبب عدسة الجاذبية ، تمامًا كما يفعل الضوء من المجرات البعيدة. وقال الأستاذ المساعد بجامعة طوكيو يويتشي هاريكان في البيان: "يستخدم معظم الباحثين مجرات المصدر لقياس توزيع المادة المظلمة من الوقت الحاضر إلى 8 مليارات سنة مضت". CMB الأبعد لقياس المادة المظلمة. قام الفريق بدمج تشوهات العدسة لعينة كبيرة من المجرات القديمة مع تلك الموجودة في CMB لاكتشاف المادة المظلمة التي يعود تاريخها إلى عمر الكون عندما كان عمره 1.7 مليار سنة فقط ، ترسم هذه المادة المظلمة القديمة صورة كونية مختلفة تمامًا. قال هاريكان: "لأول مرة ، قمنا بقياس المادة المظلمة تقريبًا منذ اللحظات الأولى للكون ، قبل 12 مليار سنة. كانت الأمور مختلفة تمامًا. ترى المزيد من المجرات تتشكل أكثر مما هي عليه في الوقت الحاضر. مجموعات المجرات الأولى هي بدأت تتشكل كذلك ". يمكن أن تشكل الجاذبية تلك المجموعات ، أو مجموعات من 100 إلى 1000 مجرة ​​، مرتبطة بكميات كبيرة من المادة المظلمة. هل المادة المظلمة متكتلة؟ أحد أهم جوانب النتائج التي توصل إليها الفريق هو احتمال أن تكون المادة المظلمة أقل كثافة في الكون المبكر مما توحي به العديد من النماذج الحالية. على سبيل المثال ، قم بالإشارة إلى نموذج لامدا- CDM مقبول على نطاق واسع ، أن تكون هناك تقلبات صغيرة في CMB كان من المفترض أن يتسبب الجاذبية في خلق ثقوب مكتظة في المادة. تؤدي هذه التقلبات في النهاية إلى انهيار المادة لتكوين مجرات ونجوم وكواكب ، وينبغي أيضًا أن تؤدي إلى ثقوب مكتظة بالمادة المظلمة. "لا يزال اكتشافنا غير مؤكد ، ولكن إذا كان هذا صحيحًا ، فقد يشير ذلك إلى أن النموذج بأكمله معيب. وإذا نظرنا إلى الوراء ، فسيكون هذا اكتشافًا مثيرًا للاهتمام للغاية ، لأنه إذا استمرت النتيجة على هذا النحو بعد تقليل حالات عدم اليقين المحيطة بها ، يمكن ان يؤدي الى اقتراح ". لتحسين النموذج الذي قد يوفر نظرة ثاقبة لطبيعة المادة المظلمة نفسها ". سيستمر الفريق في جمع البيانات لتحديد ما إذا كان نموذجًا أم لا قرص لامدا إنه متوافق مع ملاحظات المادة المظلمة في الكون المبكر ، أو ما إذا كانت الافتراضات الكامنة وراء النموذج بحاجة إلى المراجعة. البيانات التي استخدمها الفريق للوصول إلى النتائج التي توصلوا إليها نشأت من دراسة استقصائية سوبارو هايبر كام الذي يحلل البيانات من تلسكوب موجود في هاواي ، لكن الباحثين استخدموا ثلث هذه البيانات فقط حتى الآن ، مما يعني أنه يمكن إعداد خريطة أفضل لتوزيع المادة المظلمة من خلال دمج بقية الملاحظات. يتطلع الفريق أيضًا إلى الحصول على بيانات من مسح الزمكان القديم (LSST) إلى مرصد Vera C. Rubin ، والذي قد يسمح للباحثين بمراقبة المادة المظلمة مرة أخرى. قال هاريكان ، "سيسمح لنا LSST من خلال مراقبة نصف السماء ، لا أرى أي سبب يمنعنا من مراقبة توزيع المادة المظلمة قبل 13 مليار سنة ". نُشر بحث الفريق في 1 أغسطس الماضي في المجلة رسائل المراجعة البدنية. http://dlvr.it/Sf6vrj
http://dlvr.it/Sf7Bq8