اكتشف المحققون المجريون تلميحات من ثقوب اللكم الخفية في الظلام


هناك ثقوب تفجير "الصدمة المظلمة" في مجرتنا. لا يمكننا رؤيته. قد لا تكون مصنوعة من مادة طبيعية. التلسكوبات لدينا لم تكتشفها مباشرة. ولكن من المؤكد أنه يبدو أنه هناك.

"إنها رصاصة كثيفة لشيء ما" ، قالت آنا بوناكا ، الباحثة في مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ، التي اكتشفت أدلة على المصادم.

إن دليل بوناكا على المستجيب المظلم ، الذي قدمته في 15 أبريل في مؤتمر الجمعية الفيزيائية الأمريكية في دنفر ، هو عبارة عن سلسلة من الثقوب في أطول تيار نجمي لمجرتنا ، GD-1. تدفقات النجوم هي خطوط من النجوم تتحرك معًا عبر المجرات ، وغالبًا ما تنشأ عن نقاط أصغر من النجوم تصطدم بالمجرة المعنية. النجوم في GD-1 ، بقايا "كتلة كروية" سقطت في درب التبانة منذ فترة طويلة ، ممتدة في طابور طويل عبر سماءنا.

في ظل الظروف العادية ، يجب أن يكون التيار خطًا واحدًا أو أقل ، ممتدًا بجاذبية مجرتنا ، كما قالت في عرضها. يتوقع الفلكيون وجود فجوة واحدة في التيار ، عند النقطة التي كانت فيها الكتلة الكروية الأصلية قبل أن تنجرف نجومها بعيدًا في اتجاهين. لكن بوناكا أظهر أن GD-1 لديه فجوة ثانية. وتلك الفجوة لها حافة خشنة – وهي منطقة تسمى بوناكا GD-1 "حفز" – كما لو أن شيئًا هائلاً قد انحدر عبر مجرى النهر منذ وقت ليس ببعيد ، مما أدى إلى جر النجوم في أعقابها بجاذبيتها الهائلة. يبدو أن GD-1 أصيبت بهذه الرصاصة غير المرئية. [Gallery: Dark Matter Throughout the Universe]

تُظهر هذه الصورة من العرض التقديمي لـ Bonaca الخريطة الأكثر تفصيلاً حتى الآن من GD-1 ، مما يكشف عن الفجوة الثانية الظاهرة والمحفزة.

تُظهر هذه الصورة من العرض التقديمي لـ Bonaca الخريطة الأكثر تفصيلاً حتى الآن من GD-1 ، مما يكشف عن الفجوة الثانية الظاهرة والمحفزة.

الائتمان: تحقيقات الفيزياء الفلكية الجديدة من المادة المظلمة ، آنا Bonaca / GAIA

"لا يمكننا الخريطة [the impactor] وقال بوناكا لـ "ساينس ساينس" إلى أي جسم مضيئ لاحظناه ، إنه أكثر ضخامة من النجم … شيء ما يعادل مليون مرة كتلة الشمس. لذلك لا يوجد سوى نجوم من هذه الكتلة. يمكننا استبعاد ذلك. وإذا كان ثقبًا أسود ، فسيكون ثقبًا أسود هائلًا من النوع الذي نجده في مركز مجرتنا الخاصة. "

وقال بوناكا إنه ليس من المستحيل وجود ثقب أسود هائل في مجرتنا. لكننا نتوقع أن نرى بعض العلامات على ذلك ، مثل التوهجات أو الإشعاع من قرص التزايد. ويبدو أن معظم المجرات الكبيرة بها ثقب أسود فائق الكتلة في وسطها.

أعلى: توضح هذه الصورة الشكل الذي يبدو عليه GD-1. أسفل: توضح هذه الصورة ما تتوقعه نماذج الكمبيوتر من ظهور GD-1.

أعلى: توضح هذه الصورة الشكل الذي يبدو عليه GD-1. أسفل: توضح هذه الصورة ما تتوقعه نماذج الكمبيوتر من ظهور GD-1.

الائتمان: تحقيقات الفيزياء الفلكية الجديدة من المادة المظلمة ، آنا Bonaca / GAIA

مع عدم وجود كائنات عملاقة ومشرقة مرئية تنطلق من GD-1 ، ولا يوجد دليل على وجود ثقب أسود خفي ثانٍ ضخم في مجرتنا ، فإن الخيار الوحيد الواضح المتبقي هو مجموعة كبيرة من المادة المظلمة. وقال بوناكا إن هذا لا يعني أن الكائن هو بالتأكيد 100٪ مصنوع بالكامل من مادة مظلمة.

وأضافت "قد يكون ذلك جسمًا مضيئًا ذهب إلى مكان ما ، وهو يختبئ في مكان ما في المجرة".

لكن هذا يبدو غير مرجح ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى الحجم الهائل للكائن.

"نحن نعرف أنه من 10 إلى 20 بارسية [30 to 65 light-years] قالت: "حول حجم الكتلة الكروية."

أعلى: تظهر هذه الصورة مرة أخرى شكل GD-1 الذي يبدو في الواقع. أسفل: توضح هذه الصورة ما تتوقعه نماذج الكمبيوتر من ظهور GD-1 بعد تفاعل مع كائن كبير وثقيل.

أعلى: تظهر هذه الصورة مرة أخرى شكل GD-1 الذي يبدو في الواقع. أسفل: توضح هذه الصورة ما تتوقعه نماذج الكمبيوتر من ظهور GD-1 بعد تفاعل مع كائن كبير وثقيل.

الائتمان: تحقيقات الفيزياء الفلكية الجديدة من المادة المظلمة ، آنا Bonaca / GAIA

لكن من الصعب استبعاد أي جسم مضئ تمامًا ، جزئياً لأن الباحثين لا يعرفون مدى سرعة تحركه أثناء التأثير. قالت بوناكا (ربما كانت تتحرك بسرعة كبيرة ، لكنها ليست ثقيلة كما هو متوقع – رصاصة مظلمة حقيقية – أو ربما كانت تتحرك ببطء أكثر ولكنها كانت ضخمة للغاية – نوع من المطرقة المظلمة.) دون إجابة على ذلك السؤال ، من المستحيل أن تكون على يقين من أين انتهى الأمر.

ومع ذلك ، فإن احتمال العثور على كائن حقيقي في المادة المظلمة هو أمر محير.

في الوقت الحالي ، لا يعرف الباحثون ماهية المادة المظلمة. يبدو أن كوننا يتصرف مثل المادة المضيئة ، والأشياء التي يمكننا رؤيتها هي مجرد جزء صغير مما يوجد هناك. تتحد المجرات معًا كما لو أن هناك شيئًا ثقيلًا بداخلها ، متجمّع في مراكزها ويخلق جاذبية هائلة. لذلك معظم علماء الفيزياء سبب أن هناك شيء آخر هناك ، شيء غير مرئي. هناك الكثير من الآراء المختلفة حول ما تم صنعه ، ولكن لم تنجح أي من الجهود المبذولة للكشف المباشر عن المادة المظلمة على الأرض.

تقدم هذه الكرة الكثيفة من شيء غير مرئي يسقط عبر درب التبانة للفيزيائيين قصاصة جديدة من الأدلة على أن المادة المظلمة قد تكون حقيقية. وهذا يوحي بأن المادة المظلمة هي حقًا "متكتل" ، كما تتنبأ معظم النظريات حول سلوكها. [Beyond Higgs: 5 Elusive Particles That May Lurk in the Universe]

إذا كانت المادة المظلمة "متكتلة ،" فهي مركزة في أجزاء غير منتظمة موزعة تقريبًا عبر المجرات – مثلها مثل المادة المضيئة التي نراها تتركز في النجوم والسدم. بعض النظريات البديلة ، بما في ذلك النظريات التي تشير إلى أن المادة المظلمة غير موجودة على الإطلاق ، لن تتضمن أي كتل – وستكون آثار المادة المظلمة موزعة بسلاسة عبر المجرات.

حتى الآن ، يعد اكتشاف Bonaca واحدًا من نوعه ، فهو جديد جدًا لدرجة أنه لم يتم نشره بعد في مجلة تمت مراجعتها من قِبل النظراء (على الرغم من استحسان حشد من علماء الفيزياء في المؤتمر المرموق).

لاعتمادها ، اعتمدت على بيانات من مهمة غايا ، وهي برنامج لوكالة الفضاء الأوروبية لرسم خريطة لمليارات من النجوم في مجرتنا وتحركاتها عبر السماء. شكلت أفضل كتالوج حالي للنجوم يبدو أنه جزء من GD-1.

عززت بوناكا تلك البيانات بملاحظات من تلسكوب Multi Mirror Telescope في ولاية أريزونا ، والتي أظهرت النجوم التي كانت تتحرك نحو الأرض والتي كانت تتحرك بعيدًا. وقد ساعد ذلك على التمييز بين النجوم التي كانت تتحرك بالفعل مع GD-1 ، وتلك التي جلست بجوارها في سماء الأرض. أنتج هذا الجهد الصورة الأكثر دقة على الإطلاق لـ GD-1 ، والتي كشفت عن الفجوة الثانية ، والحث ، ومنطقة غير مرئية سابقًا من التيار النجمي.

وقالت بوناكا إنها ترغب في القيام بمزيد من مشاريع رسم الخرائط للكشف عن مناطق أخرى من السماء حيث يبدو أن شيئًا غير مرئي يطرق النجوم. وقالت إن الهدف هو في نهاية المطاف رسم مجموعات من المادة المظلمة في جميع أنحاء درب التبانة.

نشرت أصلا على العلوم الحية.