اكتشف العلماء مادة مجرية مفقودة سابقًا كامنة في الفراغات الضخمة في الفضاء بينهما المجرات.
لعقود من الزمن، لم يتمكن العلماء من حل اللغز الذي طال أمده حول سبب رؤيتنا للمادة الطبيعية في المجرات بشكل أقل بكثير مما ينبغي. الآن، قام فريق من العلماء في التعاون بين CHIME/FRBطوّر باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، طريقة جديدة لاكتشاف هذه المادة المجرية المفقودة من خلال الجمع بين عمليات الكشف رشقات راديوية سريعة (FRBs) مع قياسات مواقع المجرات.
هذه الطريقة نشرت في 21 يوليو في المجلة رسائل المراجعة البدنيةلقد كشف عن كميات هائلة من المادة غير المرئية سابقًا في الفضاء بين المجرات، والتي نشأت من داخل المجرات نفسها. كما كشفت عن أسباب طرد المادة المجرية: الظواهر الفيزيائية الفلكية العنيفة داخل المجرات، مثل طائرات الثقب الأسود و النجوم المتفجرة. وتشير هذه النتيجة بدورها إلى أن هذه الظواهر أكثر نشاطًا بكثير مما كان يُعتقد سابقًا.
فقط بعد الانفجار العظيميقدر الفيزيائيون أن ما يقرب من 17% من الكون يتكون من مادة “عادية” – المادة المرئية التي نتكون منها نحن والكواكب والنجوم والمجرات – ونسبة 83% الأخرى هي المادة المظلمةوهو مكون غامض في الكون يمارس تأثير الجاذبية على الأجسام المحيطة به ولكنه لا يتفاعل مع الضوء، مما يجعل فهمه غير مفهوم.
ولذلك يتوقع العلماء رؤية نسبة مماثلة من المادة العادية في الكون الكون الذي يمكن ملاحظته اليوم. ومع ذلك، فإن الكمية الإجمالية للمادة العادية داخل المجرات تصل إلى ما يقرب من عُشر ما هو متوقع في الكون.
لقد تم الافتراض منذ فترة طويلة أنه إذا كانت المادة المفقودة موجودة بالفعل في الكون، فمن المحتمل أن تكون مختبئة في الفضاء الشاسع بين المجرات. ومع ذلك، إذا كان هذا صحيحًا، فإن المادة المفقودة ستنتشر بشكل رقيق للغاية عبر الفضاء الفارغ بحيث سيكون من الصعب للغاية اكتشافها.
الآن، أصبح فريق CHIME/FRB رائدًا البحث عن المادة المفقودة من خلال دراسة التدفقات الراديوية السريعة. تم اكتشاف الدفقات الراديوية السريعة (FRBs) في عام 2007، وهي عبارة عن ومضات من موجات الراديو يبلغ طولها ميلي ثانية واحدة، ويُعتقد أنها تنتج عن بعض الظواهر الأكثر نشاطًا في الكون. يصلون إلى أرض من المجرات البعيدة مليارات سنة ضوئية بعيدًا وتحتوي على بصمات المادة التي تمر عبرها للوصول إلى هنا، وتعمل مثل عمليات مسح الأشعة السينية الكونية.
احصل على الاكتشافات الأكثر روعة في العالم والتي يتم تسليمها مباشرة إلى صندوق الوارد الخاص بك.
“ما يجعل الاندفاعات الراديوية السريعة جيدة لاستكشاف المادة المفقودة هو أن لديها خاصية خاصة”، مؤلف مشارك هاوتشن وانغ، طالب دراسات عليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء, قال في بيان. “إنها تبدأ كمضات سريعة جدًا، وعندما تمر عبر المادة، فإنها تتلاشى مع مرور الوقت. ويمكننا قياس هذا التلطيخ بدقة شديدة، وهو ما يتناسب طرديًا مع مقدار المادة المفقودة التي مرت بها الدفقات الراديوية السريعة.”
إشارات ملطخة
من خلال الجمع بين البيانات من كل من تجربة رسم خرائط كثافة الهيدروجين الكندية (CHIME) و أداة التحليل الطيفي للطاقة المظلمة (DESI)قام الفريق بربط درجة التلطيخ من آلاف إشارات FRB المقاسة بمواقع ملايين المجرات عبر الكون. وقد مكّن هذا العلماء من تحديد ما إذا كانت الدفقات الراديوية السريعة قد تم تلطيخها بالمادة داخل المجرات أثناء رحلتها إلى الأرض، أو ما إذا كان مسارها عبر الفضاء بين المجرات، مما يعني أن أي تلطيخ كان بسبب المادة الموجودة هناك.
أظهرت النتائج أن المادة التي لم يتم اكتشافها سابقًا كانت موجودة بالفعل خارج المجرات وأنها شكلت سحبًا منتشرة على نطاق واسع وتمتد إلى مسافة أبعد مما كان متوقعًا سابقًا. تدعم هذه النتائج الفرضيات القائلة بأن العمليات النشطة للغاية، مثل نفاثات الثقب الأسود والنجوم المتفجرة داخل المجرات، تدفع المادة إلى ما وراء حدود المجرة، ولكنها تشير أيضًا إلى أن طاقات هذه الأحداث العنيفة يجب أن تكون أعلى مما كان يُعتقد في الأصل حتى تتمكن من التخلص منها حتى الآن.
“ربما يبلغ عرض المجرة بضعة 100 ألف سنة ضوئية، وقد وجدنا مادة مفقودة على بعد حوالي 4 ملايين سنة ضوئية”، كما يقول المؤلف المشارك في الدراسة. كيوشي ماسويوقال أستاذ الفيزياء المشارك في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في البيان. “هذا أبعد مما تتنبأ به عمليات المحاكاة، إلى حد ما.”
وأضاف: “تشير هذه القياسات إلى أن نشاط النجوم، ونشاط الثقوب السوداء، أقوى وأكثر عنفاً بكثير مما كان متوقعاً”.
والآن بعد أن أثبتت هذه النتائج أنه يمكن بالفعل استخدام الدفقات الراديوية السريعة للبحث عن المادة المفقودة، يتوقع الفريق أن تتحسن طريقتها ونتائجها في المستقبل، لا سيما بالنظر إلى أن CHIME مستمر في اكتشاف المزيد من الدفقات الراديوية السريعة.
وقال ماسوي: “لقد جعلناه يعمل للمرة الأولى، وسنجعله يعمل بشكل أكثر دقة مع تحسن البيانات”.
Wang, H., Masui, K., Andrew, S., Bhardwaj, M., Fonseca, E., Gaensler, BM, Joseph, RC, Kaspi, VM, Kharel, B., Lanman, AE, Leung, C., Mas-Ribas, L., Mena-Parra, J., Nimmo, K., Pearlman, AB, Pen, U., Prochaska, JX, Raikman, ر.، شين، ك.، . . . الدرج، IH (2026). قياس طيف التشتت-المجرة عبر القوى باستخدام كتالوج CHIME/FRB الثاني. رسائل المراجعة البدنية, 137(4). https://doi.org/10.1103/9th9-qc51
مرتبط
اكتشاف المزيد من موقع مدسن medicine
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
