يعتقد العلماء بوجود مادة خفية في أغوار الفضاء
تحافظ على عمل الكون
لكن هل تلك المادة حقيقية؟
،لم نرَ المادة المظلمة مطلقًا ،إنها خفية تمامًا
لكن نعلم أنه يلزم وجودها
،لا يمكنكم رؤيتها وحسب بل لا يمكنكم لمسها أو تذوّقها أو شمّها
،ومع ذلك تحيط بنا تؤثّر على كل ما نقوم به
،بعد البحث لعقود
لا نزال لا نفهم تلك المادة غير المفسَّرة
نعلم أن المادة المظلمة موجودة لأننا نشعر بشدّها الثقالي القوي
لكنها لا تريد التحدّث معنا
هناك دليل أن المادة المظلمة
تؤلّف حتى 85% من كل مادّة الكون
نرى أن المادة المظلمة تصل المجرات ببعضها
،وتمزّق أجرامًا أخرى ونرى أنها تحني الضوء حتى
المادة المظلمة ذاتها كانت تتواجد منذ بداية الكون
دون المادة المظلمة.. لما تواجدنا
لكن إن لم ترون المادة المظلمة
وإن لم تتمكّنوا من لمسها فهل تتواجد حقًا؟
تـرجمة: د.سـامح نـور drsamehnour@gmail.com
"طرق عمل الكون" "البحث عن المادة المظلمة"
عنقود القلائص النجمي
تبعد تلك العائلة من 700 نجم 150سنة ضوئية عن الأرض
على مقياس الكون، تعدّ جارتنا
القلائص قريبٌة للغاية من الأرض
حيث يمكنك رؤيتها بعينك المجرّدة
عندما تنظر إلى سماء الليل
V تقع القلائص في شكل في كوكبة الثور
في أغلب عمرها الممتدّ 650 مليون سنة
تمتّعت القلائص بوجود هانئ
لكن يكسر شيء الهدوء
عنقود القلائص أحد أكثر عناقيد النجوم دراسة
في السماء كافة، ومع ذلك يجري به شيء غامض للغاية
يمتدّ ذيلان نجميّان من مركز العنقود
ينبغي أن يكونا متساويين تقريبا لكن أحد الذيلين نجومٌ دامية
يخلخها شيءٌ، يبذل شيءٌ قوّة عليها
يمزّق النجوم خارح مداراتها
شيء ذو شدّ ثقالي هائل
عَبَر العنقود
وسلب نجومه
حتى تنزع النجوم ثقاليًا من بُنيانٍ مثل القلائص
لابدّ وأن تكون بُنيتك عملاقة للغاية
قدر عشرة ملايين كتلة الشمس
قاطع الطريق الكوني العملاق ذلك يجب أن يكون مرئيًا
لكن عندما نوجّه مقراباتنا
..إلى حيثما ينبغي نجد المنطقة خاوية
لا يوجد شيء هناك، وأعني لا شيء
وليس قليلاً أو شيئًا معتمًا أو صغيرًا
لكن لا يوجد شيء نراه
نعلم بوجود شيء هناك، خفي وقوي
وأينما نشاهد تلك الاعتداءات الخفية
نستدعي مشتبهًا رئيسيًا
شبح الفيزياء
المادة المظلمة
ما الذي يمكننا قوله بثقة بخصوص تلك المادة الكونية الغامضة؟
لا تُصدر ضوءًا ولا تعكس الضوء ولا تمتص الضوء
ما نعلمه عن المادة المظلمة أن لها جاذبية
نحن بالأساس غير متيقّنين إن كانت مادّة
إنما نعلم أن لها جاذبية
قد لا نتمكّن من رؤية المادة المظلمة أو لمسها
لكننا ماهرون في العثور على بصماتها في الكون كافة
يمكننا رؤية استخدام المادة المظلمة للجاذبية لتمزيق الأجرام أو دمجها
ونرصد عملها لعقود
،لنعد إلى 1933
الفيزيائي الأمريكي السويسري فريتز تزويكي" يتعقّب حركات غريبة"
في مجموعة مجرات بعيدة تسمّى عنقود كوما
يعلم أنه لا يرى الصورة كاملة
بعض المجرّات تُسرع حول العنقود بمعدّلات لا يمكن تفسيرها
ينظر "تزويكي" إلى تلك المجرات
ولو كانت الكتلة الموجودة هناك هي المجرات التي تراها
لتوقعت أن تتحرك تلك المجرات قرابة خمسين ميلاً في الثانية
وتظل مرتبطة ببعضها ولا تتباعد
في المقابل، رآها تتحرّك بسرعة ألف ميل في الثانية
عند تلك السرعات
ينبغي أن تتطاير المجرات بعيدًا عن العنقود كالشرر من الألعاب النارية
أدرك "تزويكي" حتمية وجود شيء إضافي
"في لغته "دونكلا ماتيريا
المادة المظلمة
اتضح أن عنقود كوما لـ"تزويكي" ليست حالة فريدة
بدأ الفلكيون برؤية ذات الحركيّات داخل المجرات أنفسها
في أنظمه لا تتحكّم بها سوى الجاذبية
فإن الأجرام الأبعد من المنتصف
تستغرق الوقت الأطول في إكمال دورتها
لكن في مجرات عديدة النجوم الخارجية تدور
تقريبًا بنفس معدّل النجوم في المنتصف
وكأنها أسطوانة صوتية
كل جزء من الأسطوانة يدور كقرص متواصل
تتحرّك النجوم بسرعة كبيرة حتى تظلّ متصلة بجاذبية المجرّة
ينبغي أن تتطاير نحو الفضاء
يأتي الفيزيائيون لكم بتفسير
تقبع المجرات في هالة أو كرة ضخمة من مادة مظلمة خفية
وتلك الكتلة الإضافية ما تسمح للنجوم بالدوران بسرعة
طوال الطريق نحو حافة المجرة
تخيّلوا قرصًا من العجينة
ثم تديرونها لعمل البيتزا
كلما أدرتموها ابتعدَت المناطق الطرفية أكثر فأكثر
في النهاية تنتهي العجينة بالتطاير بكل مكان
هذا ما قد يحدث للمجرة إن لم توجد المادة المظلمة
عندما تُدير عجينة البيتزا وتديرها أسرع وأسرع
لا تمسك نفسها
لوجود الغلوتين اللذيذ الذي يعمل كلاصق
المادة المظلمة هي غلوتين كوننا
بحساب الكتلة المطلوبة لربط
تلك النجوم الطرفية المتسارعة بالمجرة
تمكّن الفيزيائيون من تقدير
قَدْر المادة المرئية مقارنة بالمادة المظلمة
النتائج مذهلة
كل المادة التي اعتقدنا بوجودها إنما تمثّل 15% من كوننا
وكأنك ذهبتَ إلى مطعم
،وتترك 15% بقشيشًا متواضعًا هكذا الأمر
أعني ليست المادة الأغلب
قد لا نتمكّن من رؤيتها
لكن المادة المظلمة تؤلّف قرابة 85% من المادة برمّتها
أينما ننظر، نرى تأثيرها الثقالي
إنها تلصق المجرّات معًا كمجرّتنا درب التبانة
والنظرة المقرَّبة تُظهر أنه يمكن للمادة المظلمة أن تحني الضوء أيضًا
تسمّى عدسة الجاذبية
بوسع الجِرم الضخم أن يحني المكان والزمان
ويجب أن يتبع الضوء منحنى ذلك الزمان والمكان
التكتلات الضخمة لأي مادة تصنع عدسة الجاذبية
أظهرَت المادة المظلمة قوّتها في لَيّ الفضاء في حيلة قامت بها
بانفجار ضخمٍ في عنقود مجري بعيد
رُصد المستعر الأعظم رافسدال ،أول مرّة في نوفمبر 2014
المستعر الأعظم رافسدال أحد نتائجي المفضلة الحديثة
في المحاضرات الفلكية كافة
أذهلتني النتيجة
يتفجّر النجم، وينبعث ،الضوء في كل اتجاه
وبعضٌ منه يشقّ طريقه نحو الأرض
الأمر جيد حتى الآن هذا نموذجي
ظهر وميض
ثمّ ظهر آخَر
رأيناه مرّة أخرى وأخرى وأخرى
رأينا الانفجار في أربعة أجزاء في السماء
ثمّ بعد عام، ظهر انفجار خامس
في مكانٍ مختلف تمامًا في السماء
ماذا يجري؟
أثبت التحليل أن تلك الانفجارات المتعدّدة هي لنفس المستعر الأعظم
لكن بين ذلك النجم المحتضر ومقراباتنا
تستقرّ كتلة ضخمة من المادة المظلمة
عدسة ثقالية ضخمة
ما يعني أن بعض آشعة الضوء ستسلك مسارات أطول
وأعقد عبر تلك البقعة من الزمكان
عدسة المادة المظلمة تُحوّل مستعرًا أعظم
إلى عرضٍ ناري يدوم لعامٍ كامل
أثّرت المادة المظلمة على مسار الضوء من ذلك المستعر الأعظم
حيث أنه في بعض تلك المسارات
أضاف سنة ضوئية كاملة
استغرق الضوء سنة ضوئية إضافية حتى يصل إلينا
يوجد قطعًا شيءٌ هناك
يشوّه منظورنا للكون
هذا دليل دامغ على وجود المادة المظلمة
يفترض دليلٌ جديد أنه بدونها لما تواجدنا
الكون مليء بمادّة غير مرئية
كتلتها تحرف ضوء النجوم
تفترض عدسة الجاذبية أن المادة المظلمة تربط كوننا برمّته معًا
لعقود، آسرنا هذا الشبح الفضائي
لم نتمكّن أبدًا من تحديده
في 2021، أجرى فريقٌ دولي تجربة افتراضية لمحاولة التنبّؤ
أين ينبغي تواجد المادة المظلمة، بجعل الحواسيب
تخطّط موضعها الذي نعتقد أنها تقبع به
لأننا نعتقد كيف تسلك سلوكها
يمكننا تجسيم ما ينبغي أن تكون عليه في محاكاة الحواسيب الفائقة
عرّف الفريق الحواسيب كيف تحني المادة المظلمة الضوء
ثمّ طبّقوا القوّة الحاسوبية على 17 ألف مجرة غير مكتشَفة
صنع النموذج خريطة للمادة المظلمة
أعتقد أنه متى يتخيّل الكثيرون الكون على مدى أوسع
يعتقدون أنه ممل وأن كل شيء متّسق
لكن لا نرى ذلك
المدهش أنه على النطاق الأوسع للكون
نرى نمطًا محددًا
وعندما نقوم بالتقريب نرى ذلك البنيان المذهل
تلك الشبكة الكونية التي صنعتها المادة المظلمة
الحوالق المجدُولة للمادة المظلمة تمتدّ
لآلاف السنوات الضوئية عبر الكون
في تقاطعات المادة المظلمة المتركّزة، نجد المجرات تتكون
تنير السقالة المظلمة
لو تواجدَت المادة المظلمة، فيعتقد العلماء
أنها تؤلّف حتى 85% من المادة في الكون
وتتحكّم أيضًا بالـ15% المتبقية من المادة العادية
كالنجوم والكواكب ونحن
لو أصابوا، فقد لعبت المادة المظلمة دورًا حاسمًا
فعليًا في بناء الكون الذي نراه اليوم
،2021
الفلكيون المستخدمون لمرصد سكاي مابر" في أستراليا"
يوجهون عدسات بصرية متخصصة على مجرة قزمة تدعَى الطوقان-2
مرشحات "سكاي مابر" تفصل الضوء النجمي إلى طيف من الأطوال الموجية
لتكشف ضوءًا عتيقًا
إحدى أفضل الساعات التي نضعها في الكون
هو تطوّر الكيمياء
صحيح؟
تنامي العناصر الأعقد على مرّ الزمن
ليست النجوم سوى مصانع للتعقيد الكيميائي
تصدم الجسيمات معًا وتصنع عناصر أثقل
عبر عملية تسمّى الاندماج
كلما كان جيل النجوم أحدث كانت العناصر الكيميائية أعقد
البصمة الطيفية للطوقان-2 تكشف احتواء نجومه
على القليل من تلك العناصر الكيميائية الثقيلة
دليلٌ دعا الفيزيائيين الفلكيين لحساب عمر المجرة
تلك نجوم عتيقة للغاية من أبكر أيام الكون
عندما لم يكن الغاز في الكون بذلك التعقيد الكيميائي
قد تكون الطوقان-2 إحدى أقدم البُنيانات المعروفة
التي نستطيع رؤيتها في كوننا المحلّي
قد يصل عمرها إلى 13 بليون عام
بعمر الكون نفسه تقريبًا
تلك المجرة العتيقة صغيرة
قرابة 3000 نجم
ومع ذلك، في حافتها المجرية
تُسرع النجوم بسرعات فائقة
عندما تنظرون إلى كتلة تلك المجرة القزمة عالية الخفوت
نجدها بضع آلاف كتلة الشمس
هذا صغير للغاية
وبسرعة تحرّكها ينبغي أن تتمزّق
لا تتمزّق الطوقان-2 لأنها تلتصق ببعضها
ربما بقدرٍ هائلٍ من المادة المظلمة
عندما تنظرون إلى مجرة كدرب التبانة
فتتألف من 85% من مادة مظلمة، وهذا كثير
،لكنها مع الطوقان-2 أكثر من 99 بالمئة
الطوقان-2 عتيقة، من بين أقدم المجرات في الكون
وتعجّ بالمادة المظلمة
تفترض المحاكاة أن تلك المادة المظلمة لعبت دورًا رئيسيًا في تشكيل الطوقان-2
والمجرات الأولى الأخرى من البداية
تجمع المادة العادية إلى تكتّلاتٍ وتبني أولى المجرات
لا يمكننا المبالغة أكثر في أهمية المادة المظلمة
لقد تحكّمَت في طريقة تطوّر المادة
منذ بدء الكون
لقد ربطَت المادة معًا
نحتاج إلى ذلك البنيان الأساسي من المادة المظلمة لحدوث جميع ذلك
يعتقد العلماء أنه منذ بلايين السنوات عندما كان ينمو الكون الوليد
حسمت المادة المظلمة الأمر
دون جاذبيتها، لما تَشكّل بُنيانٌ مثل درب التبانة
رأينا تأثيرات المادة المظلمة في ثَني الضوء
استنتجنا موضعها المفترَض
إن المادة المظلمة متواجدة
لكن الدليل غير مباشر، عرضي
للحصول على دليل حاسم ،على تواجد المادة المظلمة
أينبغي علينا العثور على بعضها؟
لو عثرنا على كتلة من المادة المظلمة
لكانت إحدى أعظم اكتشافات الطبيعة مطلقًا
في تاريخنا بأكمله، صحيح؟
لأننا سنفهم
إحدى المكوّنات الأساسية لطرق عمل كوننا
عنوان السلسلة، يحبون ذلك
حان الوقت للسعي وراء المادة المظلمة ذاتها
أتكون متوارية في أقتم الأماكن كافة؟
الثقوب السوداء
يعتقد العلماء أن مادّة خفية
تتحكّم بالمقادير في كوننا
لكن حتى نراها وحسها أو حتى لمسها
فليست المادة المظلمة سوى نظرية
لكن رغم ذلك، فالأفكار التي راودَت العلماء تحققت
كالثقوب السوداء
كانت في السابق مادة للخيال العلمي وكوابيس الأطفال
بُرهنت الثقوب السوداء اليوم في الواقع
الثقوب السوداء والمادة المظلمة يتشابهان كثيرًا، صحيح؟
مجموعتان مختلفتان خفيّتان من المادة
تصنعان حقلاً ثقاليًا هائلاً
تحني الضوء وتَحْرفه ثقاليًا، تمام
تتحدّى حدود الفيزياء المعروفة، تمام
يبدو السؤال حتى جنونيًا
لكن هل لبحثنا عن المادة المظلمة
أن ينتهي بفكرة عمرها مئة عام؟
أتكون المادة المظلمة هي الثقوب السوداء؟
تظهر الثقوب السوداء متى تنفجر النجوم
وتنسحق كتلتها المتبقية إلى كرة
بالغة الكثافة، لا يسع الضوء أن يفلت من جاذبيتها
لكن هنا تتعثر نظرية الثقب الأسود - المادة المظلمة
نعلم بوجود الثقوب السوداء ونعلم أنها تتكوّن
ونعلم أن المادة المظلمة ليست منها قريبة
لم تعش وتمت نجوم كافية في تاريخ الكون
حتى تصنع 85% من المادة بها
لو نشأت المادة المظلمة من الثقوب السوداء
لكانت من نوعٍ جديد تمامًا
قد تكون تلك الثقوب السوداء من نوعٍ لم نره من قبل
قد تكون ثقوبًا سوداء بدائية
الثقوب السوداء البدائية مجرّد نظرية
مبدأ نظري
لم نرها، لكن قد تتواجد
لو كانت الثقوب السوداء البدائية حقيقية فلابدّ وأن غُمر الكون بالثقوب السوداء
قد تكون أصغرها بكتلة قمّة إيفرست
مكتنزة في حجم ذرّة واحدة
قد تكون أضخمها مئات آلاف أو ملايين كتلة الشمس
ستيفن هوكينغ" أول من افترض" أن الثقوب السوداء البدائية
قد تكون المادة المظلمة في سبعينات القرن العشرين
تتركّز الفكرة على ما يحدث أثناء تلك اللحظة غير الملموسة
..قبل 13.8 بليون عام الانفجار العظيم
تفترض النظرية أن الثقوب السوداء البدائية نشأت في الجزء الأول
من الثانية للكون الوليد
إنها تلك اللحظة التي غدا فيها الكون
من نقطة إلى كرة ضخمة متوسعة من الغاز
في تلك اللحظات الأولى من وجود الكون
كانت المادة بالغة الاكتناز
لكن لا تنتشر بالتساوي
أقلّ تفاوُت في الكثافة قد يثير انهيارات ثقالية
بمعنى آخر، لربما نشأت الثقوب السوداء بكل مكان
نظريًا، بأعداد ضخمة
بمرور أول ثانية في كوننا
ربما نشأت بالفعل ثقوبًا سوداء
آلاف، ومئات آلاف أضعاف حجم شمسنا
الكتلة الإجمالية لتلك الأجرام هائلة
لكن هل تكون 85% من مادة الكون؟
لو تواجدَت الثقوب السوداء البدائية
لكانت كافية لتفسير المادة المظلمة
إنه احتمال مثير لكن توجد مشكلة عويصة
لأغلب العلماء، فيزياء الكون المبكّر
ناقصة ويصعب الثقة بها
طَرَح أجيالٌ من الفيزيائيين الثقوبَ السوداء البدائية
كخرافات وخيالات وأوهام في الفيزياء الفلكية
حتى ذلك التصادم المزلزل في الفضاء
،مايو 2019
"حدثٌ كوني عنيفٌ يهزّ "الولايات المتحدة
ما مدى عنفه؟
المسافة الفيزيائية بين "لويزيانا" و"ولاية واشنطن"
امتدّت لقرابة عرض ذرّة وذلك أكبر مما يبدو
مرصد الموجات الثقالية بالتداخل الليزري
رصد ذلك التذبذب في الزمكان
كانت تلك أضخم موجة ثقالية رآها الليغو
ذلك الاضطراب الكوني يبدو أنه أتى من تصادم ثقبين أسودين
لكن ليسا من نوع النجوم المحتضرة
في ذلك الرصد من ليغو، أحد الثقبين الأسودين 85 كتلة شمسية
محالٌ على نجمٍ أن يكون أنشأ ذلك الثقب الأسود
يعتقد الفيزيائيون أن هناك مدىً من الكتلات
لا تسع النجوم المحتضرة فيه أن تنهار إلى ثقوبٍ سوداء
في المقابل، النجوم في تلك المنطقة تصير ساخنة في الحال وتمزّق أنفسها
فلا تُبقي شيئًا ينسحق إلى ثقبٍ أسود
خمسة وثمانون كتلة شمسية تقبع في منتصف
ما يسمّى مدى الكتلة المحرَّم
الثقب الأسود الذي رصده ليغو لا يمكن أن يكون نجمًا ميّتًا
لكن نظريًا قد يكون ثقبًا أسودَ بدائيًا
أيمكن لتلك النظرية المنبوذة للمادة المظلمة أن تستعيد وضعها؟
أن تأتي اكتشافات ليغو ويقول الجميع
صحيح، ثقوب سوداء بدائية
ربما يجب أن ننتبه إليها أكثر
قد تكون الثقوب السوداء البدائية جذّابة
لأنها قد تحلّ مشكلة المادة المظلمة
لكن لسوء الحظ، ليست بتلك السهولة
أن يفيض الكون بالثقوب السوداء البدائية
يعني أن تتوقع الكثير من التصادمات
فلا ينبغي أن يرى ليغو تصادمًا واحدًا
بل الآلاف منها، ولم يحدث
يشكّ الكثير من العلماء أن ما رآه ليغو كان ثقبًا أسود بدائيًا
بالنسبة إليهم، تظلّ تلك الوحوش خيالات الفيزياء
لفتٌ للانتباه في السعي عن دليلٍ دامغ على المادة المظلمة
هل توجد المادة المظلمة؟
أم نطارد خيالات؟
يعتقد بعض العلماء أنها ليست حقيقية وحسب
لكن المادة المظلمة في متناولنا
وأنها تخترق أجسادنا حاليًا
نعتقد أن 85% من مادة الكون مظلمة
لكن لم نرَ ذرّة منها رغم ذلك
لا يمكننا إثبات وجود المادة المظلمة
تتألف المادة العادية من الجسيمات المعتادة كالإليكترونات والبروتونات
يتساءل العلماء إن كانت المادة المظلمة نوعًا من الجسيمات
إحدى المرشحين الرئيسيين للمادة المظلمة
أشياء تُدعى جسيمات التفاعل الضعيف الضخمة
إنها جسيمات ضخمة كالبروتونات والإليكترونات وما شابه
لكنها لا تتفاعل جيّدًا مع المواد العادية، حيث أنها ضعيفة التفاعل
وهذا اسمها لأنه من الرائع تسميتها ويمبس اختصارًا
لعقود، ناضل العلماء
في العثور على تلك الجسيمات النظرية الخفيّة
أول بحث فيزيائي أجريته في حياتي
كان عن قياس جسيمات المادة المظلمة مباشرة
تلك المسمّاه ويمبس
ولو تواجدَت لكان هناك سيلٌ للملايين منها
عبر يدي الساكنة حاليًا
،لو تألّفت المادة المظلمة من ويمبس لو تواجدَت تلك الجسيمات
فإننا نعيش إذًا في بحرٍ منها
تحيط بنا وتخترقنا وتربط المجرة معًا
لا تلعب ويمبس بقواعدنا
لا تكاد تتفاعل مع عالم المادة العادية
لذا يصعُب رصدها
لكن عندما تتفاعل مع بعضها
يتطاير الشرر ويشتدّ الوميض فنتمكّن من رؤيتها
كما تفترض النظرية، تُبيد ويمبس ذاتها
يقترب ويمب-أ مع ويمب-ب
ينفجران ويُصدران آشعة غاما
آشعة غاما ضوء عالي الطاقة ما يجعل رصدها يسيرًا
وجّه العلماء مراصدهم إلى مركز درب التبانة
إلى حيثما يعتقدون أنّ معدّل تصادم ويمب عاليًا
هنالك ثقبٌ أسود بأربعة ملايين كتلة شمسية
هنالك بلايين النجوم
هنالك أكثف كتلة المجرة
فأي ويمب يدور حول المجرّة سيتأثّر بذلك الجذب الطبيعي
إلى المنتصف ويسقط نحوه
مقراب فيرمي واسع المساحة قام بمسح
مركز مجرّتنا لأكثر من عشر سنوات
،رصد الكثير من آشعة غاما
لكن لم يعرف العلماء إن أتت من ويمبس متصادمة
المركز المجري فوضوي وكأنه مركز مدينة، صحيح؟
هناك يقبع كل شيء حيث الصخب والضجيج
هنالك نجومٌ متفجّرة
الكثير من النجوم والغاز والحقول المغناطيسية وثقب أسود
مصادر كثيرة لآشعة غاما
فمن الصعب تمييز الإشارة
كانت منطقة زحام درب التبانة خيبة أمل
فلفت العلماء انتباهم صوب الكواكب
القابعة في مناطق أقل صخبًا
حيث يسهل رصد تصادمات ويمبس
إحدى الأماكن لرؤية دليل على تصادمات ويمبس
ألباب الكواكب الخارجية
اتضح أن الكواكب الخارجية أفضل مكشافٍ للمادة المظلمة لدينا
بوسعكم استخدام الكواكب الضخمة حول النجوم البعيدة
كمختبرات لفهم المادة المظلمة
نعلم أن الجاذبية ينبغي أن تجذب ويمبس
كلما زادت الجاذبية اجتمع المزيد من جسيمات المادة المظلمة
يفترض العلماء أن ويمبس تتجمّع داخل ألباب
أضخم الكواكب الغازية لدرب التبانة
في تلك العمالقة الغازية فائقة الضخامة
قد تتصادم ويمبس وتُباد وتُطلق آشعة غاما
لو تواجدت ويمبس المجتمعة في مراكز
كتلة الكواكب الخارجية، فإنّ إبادة تلك المادة المظلمة
قد تُسخّن تلك الكواكب الخارجية
لو تواجَد كوكبٌ خارجي سخّنته ويمبس، وهذه قول ماتع
فسيسخن هذا الجِرم
وسيكون أدفأ من حرارة الفضاء بالغ البرودة
فلن تحتاج سوى مقراب الآشعة تحت الحمراء
شيء يرى الضوء تحت الأحمر وحسّاس بما يكفي
ليتمكّن من قياس حرارة تلك الأشياء
لكن لن يُطلق مقراب ،متخصّص كهذا حتى 2028
بالنسبة لبعض متعقّبي المادة المظلمة سيكون وقتًا طويلاً للانتظار
يُحاجّون أن ويمبس لديها خاصّية
تسمح لنا برصدها هنا على الأرض
مفتاح رصد ويمبس هو اسمها..ضعيفة التفاعل
إنها ضعيفة التفاعل، لا تتفاعل
إنها تتفاعل لكن بضعفٍ شديد مع المادة
وهذا يعني أنها في مناسبات نادرة
ستصطدم بجسيم مادة عادية
فتحدث تأثيرات يمكننا ملاحظتها
العلماء في "غران ساسو" وسط إيطاليا" يراقبون شررًا من الطاقة"
تولّدَت عندما ارتطم ويمب بذرة مادة عادية
مرصدهم، حوض ،من الزينون فائق التبريد
مبني تحت سطح الأرض بآلاف الأقدام
الجمال في وضع ذلك المرصد تحت جبل هو وجود جميع تلك
الصخور والتربة وما عداهما
فتحجب الكثير من صَخَب الخلفية
،عندما تبحث عن تفاعل ويمب
فأنت تبحث عن شيء بالغ الندرة، وشيء بالغ الدقة
فلا تريد حدوث أشياء أخرى
لا تريد مجيء جسيمات أخرى وتعبث بتجربتك
تلك الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل ستعبر ذلك الجبل
ولو ارتطمَت بذرة الزينون فيمكننا النظر إليها ونقول
"ذلك جسيم المادة المظلمة"
رَصْد ويمب سيكون دليلاً دامغًا على تواجد المادة المظلمة
في 2020، رصد العلماء شيئًا في النتائج
لكن أكان دليلاً خادعًا
أم شبحًا بين النجوم؟
يعتقد العلماء أن بوسعهم إثبات حقيقة المادة المظلمة
برصد ويمبس
تجربة مدفونة في أعماق جبل إيطالي
رصدت نشاطًا غير عادي في حوضٍ من مادة عادية
زينون نقي سائل
فمرصد ويمبس، مثل مرصد الزينون
ينتظر القليل من الويمب، جسيم ضئيل دقيق
ليرتطم بذرّة مادة عادية
فيصنع اهتزازًا
ويمكننا رؤية قالب الزينون يهتزّ
قليلاً من ذلك التصادم دون الذري الضئيل
شدّة الاهتزاز
من تصادم الجسيم أمر حاسم
نظريًا، ارتطام ويمب بذرّة زينون يولّد صدمة قوية
الاهتزازات التي رصدها مرصد الزينون كانت ضعيفة للغاية
عندما يعبر الويمب فإنه يرتطم بالذرّة
بدا وكأن شيئًا خلخل الإليكترونات
خارج الذرة
فأيّما أحدث تلك الاكتشافات
فالأغلب أنه أصغر من الويمب
لنأخذ المعنى الظاهرى لتلك النتائج
لو صحّت فإنها تخبرنا
أن المادة المظلمة ليست الويمب
لكن شيئًا أصغر بكثير
وشيئًا أخفّ بكثير
تقترح النتائج أنّ ما ارتطم بالزينون
كان جسيمًا نظريًا أصغر بكثير يسمّى أكسيون
الأكسيونات جسيمات غريبة، خفيفة للغاية
في الواقع، تُقارب صفر كتلة
لا يتعدّى الأكسيون
واحدًا من 150 من البليون من حجم الإليكترون
بالمقارنة بالويمب، فالأكسيون ككرة القدم مقارنة بشمسنا
الضآلة المطلقة للأكسيونات يجعلها تبدو
مرشحًا غير محتملٍ للمادة المظلمة
،لو كانت المادة المظلمة حقيقية فإنها تؤلّف حتى 85% من المادة في الكون
لتفسير كل تلك الكتلة، فنحتاج إلى عدد هائل من الأكسيونات
142تريجينتيليون منها
هذه 140 متبوعة بـ93 صفرًا
لو تواجدَت الأكسيونات، فلابدّ وأنّ الفضاء مغمورٌ بها
لابدّ وأنها مكتنزة في كل بقعة من الكون
عندما تُكتنَز المادة العادية فإنها تُكوّن النجوم
فلبرهنة وجود المادة المظلمة
فينبغي أن نبحث عن النجوم المظلمة
لا سبب في أنها غير موجودة
يوجد حتى اسمٌ لها
النجوم الشبح
إنها أجسام غريبة للغاية
تلك النجوم الشبحية مغايرة عن أي شيء رأيناه في سماء الليل
لم نرَ نجمًا شبحًا مطلقًا
إنها أجسامٌ افتراضية تتألف من أكسيونات افتراضية
لكن نظريًا، ينبغي أن تنشأ ،النجوم الشبحية كأي نجومٍ أخرى
ترتبط معًا بالجاذبية
قد تكون أجرامًا عملاقة بالغة الكثافة تطفو في الفضاء
قد تصل إلى كتلة عشرات ملايين الشموس
،لكن لأنها تتألّف من المادة المظلمة
فلن تُصدر النجوم الشبحية أيّ طاقة ولا تُشعّ أيّ ضوء
قد تكون شفافة للضوء والمادة
لو كنت بجوارها فلن تلاحظها حتى
لو أرسلنا مسبارًا عبره، فسيبحر من خلاله
وعندما يعبر ستشدّه جاذبيته مجددًا
قد تتكوّن 85% من المادة في الكون من أجرامٍ شفافة
تتكوّن من جسيمات مادة مظلمة متناهية الصغر
لكن هل تتواجد تلك النجوم الخفية؟
..الدليل ضعيف، لكن
،لنعد إلى اكتشاف ليغو في 2019
التقط مرصد الموجة الثقالية إشارة
تصادم جسمين ضخمين
يمكننا تسمية الحدث جي دبليو190521
يتّفق أغلب العلماء أنه كان تصادم ثقب أسود
لكن هل يمكن أن يكون تصادم نجميين شبحيين؟
لو وُجدَت نجومٌ شبحية
ويمكنها التفاعل مع بعضها ثقاليًا
فقد تتصادم
وعندما تتصادم، يمكنها إصدار موجات ثقالية
وقد تبدو كارتطام ثقبين أسودين
في الحقيقة، قد تماثل كثيرًا جي دبليو 190521 نظريًا
تصادم واحد، وتفسيران
الثقوب السوداء البدائية أو النجوم الشبح
لا يمكن أن يفرّق بينهما الليغو
هل تقرّبنا تلك الأفكار لإثبات وجود المادّة المظلمة
أم نُسرع في السقوط نحو جُحرٍ فيزيائي غريب
الثقوب السوداء البدائية، النجوم الشبح، الأكسيونات
تلك فيزياء غريبة
لا يمكننا التهوين أيّها حقيقي وأيّها غير حقيقي
لا نعرف
المادة المظلمة مزعجة
نعلم أنها موجودة، ونرى تأثيراتها
لكننا لا نرى المادة المظلمة وهذا محبط
وتشبه كثيرًا المجالات الحديثة في علم الفلك
لدينا أفكار أكثر بكثير من الملاحظات القوية
لدينا أفكار، لدينا نظريات
لكن دون الملاحظة المباشرة فلا يمكننا تدعيمها بدليل دامغ
كلما نظرنا، كان العثور على المادة المظلمة أصعب
ربما هي الثقوب السوداء البدائية من باكورة الكون
ربما هي بحر الجسيمات التي تتدفّق عبرنا كل يوم
أو ربما هي نجوم شبحية شفافة عملاقة
ربما كانت الكتلة الكلية لعربة "سانتا" وسلة عيد الفصح
أو ربما استندَت كلّ فيزيائنا على رياضيات مشكوكة
85%من المادة في الكون مفقودة وقت الحدث
يبدو البحث عن تلك المادة المظلمة يائسًا
مشكلة المادة المظلمة عويصة
كل ما تنبّأنا به
ثمّ بحثنا عنه لم نجده
بدأ يصير حرجًا كبيرًا
بالتأكيد شيء أساسي
لعلم الكون ينبغي أن يكون مرصودًا
ورغم ذلك لا يزال خفيًا
إننا نتخبّط عُميانًا حول حدود فهمنا
حتى الآن، لا توجد أي ملاحظات مباشرة
ربما لا تتواجد المادة المظلمة في المقام الأخير
بدل البحث عن مادة خفيّة
تؤثّر على الكون بجاذبيتها
ربما الجاذبية ذاتها لا نفهمها جيّدًا
لو نظرتم إلى مجرّة وتدور بعيدًا بسرعة
فإمّا يوجد مكوّنٌ جديد في المجرّة
كالمادة المظلمة التي تمسكها معًا
أو تُسيء فهم قوانين الفيزياء
،لوصف تأثيرات الجاذبية
"نستخدم رياضيات السير "إسحاق نيوتن ذات عمر الـ350 عامًا
ربما لتفسير الجاذبية الزائدة التي نراها في الكون
فربما لا نحتاج إلى مادة إضافية
بل إلى رياضيات أفضل
رغم أننا نفهم جيّدًا كيف تعمل الجاذبية
هنا على الأرض وفي نظامنا الشمسي
فعندما ترتقي إلى المقادير المجرية
فإنها تسلك سلوكًا مختلفًا
ولو كان الأمر كذلك فيجب أن تُطوّع تلك الفكرة
حتى تُلائم البيانات التي نراها في كيفية دوران المجرات
دون الحاجة إلى المادة المظلمة
التشكيك في رياضيات أسطورة
الفيزياء قد يبدو تدنيسًا
لكن لحلّ لغز المادة المظلمة يجب التشكيك فيها
تسمّى ديناميكا نيوتن المعدّلة
تخطيط المجرات بتلك الرياضيات يُنتج نتائج مختلفة
من ظاهرها، ليست النظرية سيّئة
بنفس الطريقة المعتادة لبرمجة حاسوب
لإضافة المادة المظلمة في محاكاتنا
يمكنك إزالتها وبالمقابل برمجته
بقانون جاذبية مختلفٍ بتلك النظرية
ثم تَنصب كتلة دوّارة من الغاز
ويبدو الأمر ممكنا مع تلك النظرية
حتى تستقرّ الأشياء وتبدو كمجرّة حقيقية
تغيير قانون الجاذبية يُعيد بدقة تجسيد
الدوران فائق السرعة الذي يراه الفلكيون عبر مقراباتهم
لا حاجة للمادة المظلمة، لا تتواجد
انتهى الأمر؟
لا يمكن مطلقًا
،مع أي شيء أكبر من المجرة
تتحطّم تلك الفيزياء الاصطناعية
تعمل النظرية جيدًا على المقياس المجري
لكن متى تكبّر الصورة وتذهب إلى
البنيانات الأضخم في الكون
كعناقيد المجرات، بنيانات ضخمة للغاية
فترون أن النظرية لا تُعيد إنتاج ملاحظاتنا كافة
ثَمّ شيء مفقود
المادة المظلمة
المادة المظلمة، المادة المظلمة، المادة المظلمة
المادة المظلمة
في النظرية المعدَّلة، لا مناص من استحضار مادة لا يسعك رؤيتها
إنها تُقدّم في الأساس
بعضًا من مادتها المظلمة أيضًا
والتي تلغي فكرة وجود النظرية المعدَّلة في المقام الأول
النظرية المعدَّلة لا تستبدل المادة المظلمة
لا يزال يحتاج الكون إلى شيء يربطه معًا
إنما لا نعرف ماهيته
لكن هناك الكثير من الأفكار المقتَرحة
في نظريتي، المادة المظلمة سائل فائق
إنها نظرية جديدة كلية للمادة المظلمة
حيث لا تتصرّف الجسيمات منفردة
لكن تتدفّق ككتلة واحدة خفية حول المجرات
السائل الفائق كالسائل العادي الذي يسيل
لكن في تلك الحالة، يسيل دون مقاومة أو لزوجة
لو سكبتُ العسل فسيسيل ببطء شديد
لزوجته عالية
السائل الفائق يسيل ولن يتوقف عن السيلان
كحال السائل الفائق، تسيل المادة المظلمة حول الكون
تتشكّل الدوامات والأمواج بضخامة تكفي لابتلاع مجرات بأكملها
جاذبية السائل تُمسك النجوم معًا
لكن كأغلب النظريات عن المادة المظلمة، لا يوجد دليل مباشر
لو كانت تلك الموجات بحجم المجرات
فعلينا إذًا العثور على مراصد يمكنها رصد تلك الأنواع من الموجات الضخمة
لا تتواجد حاليًا
ما يُعيدنا إلى نقطة البداية
لا يمكننا برهنة حقيقة المادة المظلمة
الثقوب السوداء البدائية، النجوم الشبحية، ويمبس
سائل فائق يتدفق في أرجاء الكون
أو ربما نستخدم الرياضيات الخاطئة
على ماذا تراهن؟
لو علىّ الرهان بعشرين دولارًا على ماهية المادة المظلمة
لما راهنتُ على ماهية المادة المظلمة
لا فكرة لدينا
رهاني على أن المادة المظلمة حقيقية
لكنها ليست الصورة كاملة
لقلتُ إنها الجوارب المختفية في المجفف
أو أجهزة التحكّم التي تقع بين ثنايا وسائد الأريكة وتختفي
أودّ وجود
المادة المظلمة والنجوم الشبحية والكواكب وحتى بشرٌ من مادة مظلمة
كلها سوداء
أعتقد أنه لا تصحّ أي أفكار حالية
أعتقد أن المادة المظلمة شيء لم يخطر ببالنا بعد
هل تتواجد المادة المظلمة؟
راقب الفضاء
تـرجمة: د.سـامح نـور drsamehnour@gmail.com