اكتشف العلماء مؤخرا أنه ربما تكون هناك حلقة مفقودة في الكون تخص المادة المظلمة حيث أنه تم الكشف عن التناقض بين النماذج النظرية لطريقة توزيع هذه المادة المظلمة في عناقيد المجرات والملاحظات النظرية التي توحي بسيطرة المادة المظلمة على تلك العناقيد.
تعرف هذه المادة المظلمة بانها لا تبعث ولا تمتص ولا تعكس الضوء لذلك هي عبارة عن مادة غير مرئية ، وجودها مقتصر فقط على جاذبيتها التي تقوم بسحب الأجسام المرئية في الفضاء ، لذلك تعتبر هذه المادة من أكثر المواد تعقيدا وغموضا في الفضاء. ومن الجدير ذكره أن هذه المادة الغامضة تشكل الدعامة الغير المرئية لكوننا وتشكل بنى خيطية طويلة – الشبكة الكونية – التي تتشكل على طولها المجرات.
إحدى الطرق التي يقوم بها العلماء في رصد هذه المادة المظلمة هي عن طريق قياس تأثير جاذبيتها على الفضاء وهذا الأثر يطلق عليه اسم ” عدسة الجاذبية” .
وجد الباحثون أن التركيزات الصغيرة من المادة المظلمة في التجمعات تنتج تأثير عدسة جاذبية أقوى بعشر مرات مما كان متوقعًا وتعتمد معلوماتهم هذه على ملاحظات تفصيلية غير مسبوقة للعديد من مجموعات المجرات الضخمة التي تم رصدها بواسطة تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا والتلسكوب الكبير جدًا (VLT) التابع للمرصد الجنوبي الأوروبي في تشيلي.
عناقيد المجرات، التي تعتبر أكبر الهياكل في الكون المكوّنة من مجرات فردية ، هي أكبر مستودعات للمادة المظلمة ولا يقتصر الأمر على أنها مرتبطة ببعضها البعض إلى حد كبير بفعل جاذبية المادة المظلمة ، بل إن المجرات العنقودية الفردية نفسها تحتضن العديد من المادة المظلمة، وبالتالي فإن المادة المظلمة في المجرات تتوزع على كل من المقاييس الكبيرة والصغيرة.
قال ماسيمو مينغيتي من المعهد الوطني للفيزياء الفلكية – مرصد الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء: “مجموعات المجرات هي مختبرات مثالية لفهم ما إذا كانت المحاكاة الحاسوبية للكون تعيد إنتاج ما يمكننا استنباطه حول المادة المظلمة وتفاعلها مع المادة المضيئة”.
“لقد أجرينا الكثير من الاختبارات الدقيقة في مقارنة عمليات المحاكاة والبيانات في هذه الدراسة ، واستمر اكتشافنا لعدم التطابق” ، تابع مينغيتي. “أحد الأسباب المحتملة لهذا التناقض هو أننا قد نفتقد بعض الفيزياء الأساسية في عمليات المحاكاة.”
أضاف بريامفادا ناتاراجان من جامعة ييل في نيو هافن -أحد كبار المنظرين في الفريق -“هناك سمة للكون الحقيقي لا نلتقطها ببساطة في نماذجنا النظرية الحالية، الأمر الذي بدوره قد يشير إلى وجود فجوة في فهم طبيعة المادة المظلمة وخصائصها، حيث سمحت لنا هذه البيانات الرائعة من تلسكوب هابل بفحص التوزيع التفصيلي للمادة المظلمة على أصغر المقاييس”
يتم رصد توزيع المادة المظلمة في المجرات من خلال انحناء الضوء ، أو تأثير عدسة الجاذبية التي تنتجها، تعمل جاذبية المادة المظلمة على تضخيم الضوء من الأجسام الخلفية البعيدة وتشوهها مما ينتج عنه تشوهات وأحيانًا صور متعددة لنفس المجرة البعيدة. وكلما زاد تركيز المادة المظلمة في العنقود ، كلما كان انحناء الضوء أكبر.
ساعدت صور هابل الواضحة ، إلى جانب أطياف من تلسكوب VLT ، الفريق في إنتاج خريطة عالية الدقة للمادة المظلمة. حيث أنه تم تحديد العشرات من المجرات الخلفية المضاعفة المصوّرة. على إثر ذلك يمكن لعلماء الفلك من خلال قياس تشوهات العدسة تتبع كمية وتوزيع المادة المظلمة.
الأمر الذي أدهش الفريق هو كشف صور هابل أيضًا عن أقواس أصغر حجمًا وصورًا مشوهة متداخلة واسعة النطاق في قلب كل مجرة فردية متواجدة في أكبر المجرات.
يعتقد الباحثون أن عدسات الجاذبية في تلك المجرات تنتج عن جاذبية التراكيز الكثيفة للمادة المظلمة المرتبطة بالمجرات العنقودية الفردية، ومن المعروف أن توزيع المادة المظلمة في المناطق الداخلية للمجرات الفردية يعزز تأثير عدسة الجاذبية الكلية للمجرة.
وفقا لمتابعة الأرصاد الطيفية التي تمت إضافتها إلى الدراسة عن طريق قياس سرعة النجوم التي تدور داخل عدة مجرات عنقودية قال عضو الفريق بييرو روساتي من جامعة فيرارا في إيطاليا: “بناءً على دراستنا الطيفية ، تمكنا من ربط المجرات بكل عنقود وتقدير مسافاتها”.
أضاف عضو الفريق بيترو بيرغاميني من مرصد INAF للفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء في بولونيا بإيطاليا: “أعطتنا سرعة النجوم تقديرًا لكتلة كل مجرة على حدة، بما في ذلك كمية المادة المظلمة”.
قارن فريق هذه الدراسة خرائط المادة المظلمة مع عينات من مجموعات المجرات المحاكاة ذات الكتل المتشابهة ، والموجودة على نفس مسافات المجموعات المرصودة تقريبًا وتم التوصل إلى أنه لم تُظهر مجموعات المجرات في عمليات المحاكاة الحاسوبية نفس المستوى من تركيز المادة المظلمة على أصغر المقاييس – المقاييس المرتبطة بالمجرات العنقودية الفردية – كما هو ظاهر في الكون عن طريق تلسكوب هابل الفضائي.
يتطلع الفريق إلى مواصلة اختبار نموذج المادة المظلمة القياسي لتحديد طبيعته المثيرة للاهتمام.
سيكتشف تلسكوب نانسي جريس الفضائي الروماني المخطط له من قبل وكالة ناسا المزيد من المجرات البعيدة من خلال عدسات الجاذبية بواسطة مجموعات المجرات الضخمة. وستعمل هذه الملاحظات على تكبير عينة المجموعات التي يمكن لعلماء الفلك تحليلها لمزيد من الاختبار لنماذج المادة المظلمة.
