أداوت وتكنولوجيا

تقول نظرية المادة المظلمة الجديدة أن “الانفجار الكبير المظلم” هو الذي خلق الكون الخفي


عندما نفكر في الانفجار العظيم ، نفكر بصوت عالٍ وساخن ومشرق. ولكن هل تبعه ظل أبرد وأكثر قتامة؟

يبدو أن خمسة أسداس الكون مكونة من مادة غامضة تسمى “المادة المظلمة. ” حتى الآن ، افترض الفيزيائيون أن المادة المظلمة نشأت في نفس وميض الحرارة الذي أطلق الكون. لكن المادة المظلمة تعيش في نوع من عالم الظل الموازي ، بالكاد تتفاعل مع المادة العادية التي تشكل كل شيء يمكننا رؤيته ، وشعورنا به ، ومراقبته. ربما تم إنشاؤه في نوع من “الظل” الانفجار العظيم ، بعد أيام من بداية الكون.

هذا ما اقترحه الفيزيائيان في جامعة أوستن كاثرين فريز ومارتن وينكلر في نظرية جديدة يطلقان عليها “الانفجار العظيم المظلم” ، والذي قد يفسر سبب تجنب المادة المظلمة الكشف حتى الآن وكيف يمكن للعلماء تغيير ذلك أخيرًا.

قال وينكلر عن النتيجة ، “في السيناريو الخاص بنا ، هناك انفجاران كبيران” ظهرت في طبع ما قبل الطباعة الشهر الماضي. “الانفجار العظيم الساخن ، كما في الصورة القياسية ، يخلق البلازما الساخنة للمادة المرئية والإشعاع.” ومع ذلك ، يتم إنشاء المادة المظلمة في انفجار عظيم لاحق أكثر قتامة.

في قصة Big Bang ، نحن جميعًا مألوفون ، نشأت المادة العادية مثل الذرات في بدايات الكون ، عندما كان الفضاء حارًا ومزدحمًا. عندما برد الكون وتمدد ، بدأت الذرات في الالتحام في هياكل مثل المجرات والنجوم. هذا هو المكان الذي جاءت فيه المادة المظلمة.

نحن نعلم أن المادة المظلمة موجودة لأنه لا يوجد شيء آخر يمكنه توفير الجاذبية الكافية لإبقاء النجوم داخل مجراتها – على الأقل ، إلا إذا كان فهمنا للجاذبية خاطئًا إلى حد ما. لعبت المادة المظلمة هذا الدور الحاسم منذ ذلك الحين مباشرة بعد الانفجار العظيم. مثل نوع من بوادر الكون ، وجهت المادة المظلمة الذرات إلى مقاعدها من خلال جاذبيتها. قررت المادة المظلمة مكان تواجد مجرات اليوم ، وحتى يومنا هذا ، فإن كل مجرة ​​، بما في ذلك مجرتنا ، متماسكة معًا بواسطة سحابة من هذه الجسيمات غير المرئية.

لكن من أين أتت المادة المظلمة؟ تقول معظم النظريات أنه تم صنعه في نفس الانفجار العظيم مثل كل شيء آخر ، لكن Winkler و Freese بدأا في التشكيك في هذا الافتراض. قال وينكلر: “غالبًا ما يُنسى أنه ليس لدينا أي دليل على المادة المظلمة قبل الأوقات ذات الصلة بتكوين البنية”. لذلك ربما لم تكن المادة المظلمة موجودة بعد عندما تكونت المادة العادية. قال: “في الواقع ، وجدنا أن تكون المادة المظلمة يمكن أن تكون قد حدثت بعد شهر واحد تقريبًا ، وهي أبدية تقريبًا بالمعايير الكونية.”

إنها نظرية جديدة جامحة ، لها آثار كبيرة على العلماء الذين يحاولون قياس المادة المظلمة. إذا حدث الانفجار العظيم المظلم حقًا ، فستظل آثار انفجاره الزلزالي تنتشر عبر الكون اليوم. عندما تخضع الأجسام الضخمة لتغيرات جذرية ، يمكنها إنتاج “موجات جاذبية” تتسبب في اهتزاز الفضاء مثل سطح البركة بعد سقوط حجر فيها. في عام 2017 ، فازت تجربة تسمى LIGO بجائزة نوبل في الفيزياء لقياس موجات الجاذبية ينتج عن اصطدام اثنين من الثقوب السوداء. لكن موجات الجاذبية الناتجة عن الانفجار العظيم المظلم ستكون بطيئة الحركة وخافتة للغاية بحيث يتعذر على ليجو اكتشافها.

متعلق ب: ما هي المادة المظلمة ولماذا لم يجدها أحد بعد؟

بدلاً من ذلك ، يقترح المؤلفون البحث عن تأثير موجات الجاذبية على النجوم الوامضة البعيدة والتي تسمى النجوم النابضة. تقوم النجوم النابضة بتدوير النجوم الميتة التي تشع الضوء باتجاه الأرض على فترات منتظمة ، مثل المنارة. يجب أن تتأثر هذه الحزم الدورية للضوء مع مرور موجات الجاذبية عبر الكون. وفقًا لـ Freese و Winkler ، فإن الدراسات القادمة تجمع المعلومات من الكثير من هذه الحزم ، مثل مجموعة توقيت النجم النابض الدولي و ال صفيف كيلومتر مربع، قد تجد أدلة دامغة على الانفجار العظيم المظلم.

تأتي الفكرة الجديدة في لحظة حرجة ، عندما يكون بحث الفيزيائيين عن المادة المظلمة تقترب من نقطة الانهيار. ما يجعل الأشياء مثل هذا اللغز هو كيف يبدو أنها تمر بشكل صحيح من خلال المادة العادية. قام العلماء ببناء كاشفات عملاقة تحت الأرض لمحاولة التقاط جزيئات المادة المظلمة أثناء إبحارها عبر الأرض ، لكن يبدو أن الأشباح المراوغة لا تترك أي أثر. أصبح الفيزيائيون خائفين من أن الجاذبية فقط تربط العالم المظلم بعالمنا ، وهذا الجرار الصغير أصغر من أن يُقاس في المختبر.

لكن النظرية الجديدة تعالج هذا الاحتمال المخيف. قال وينكلر: “بمجرد أن نسمح بفكرة المادة المظلمة المقترنة بالجاذبية البحتة ، ربما يكون الانفجار العظيم المظلم آلية الإنتاج الأكثر منطقية للمادة المظلمة”. “والخبر السار من مقالتنا هو أنه حتى لو كانت المادة المظلمة تتزاوج بقوة الجاذبية ، فلا تزال هناك فرص كبيرة لاختبار مثل هذا السيناريو.”

في الواقع ، يمكن أن تكشف السنوات القادمة توابع الانفجار العظيم المظلم ، وتملأ أخيرًا هذه الفجوة العملاقة في معرفتنا بالكون.

جوزيف هوليت كاتب علوم وفيزيائي مستقل في جامعة ستانفورد. يمكنك أن تجده في josephjhowlett.github.io.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى