قام فريق من العلماء بدراسة “حلقات أينشتاين” من الضوء من البعيد وجد الكون أن التوقيعات في الحلقات تشير إلى نوع المادة المظلمة التي تسكن المجرات الخلفية.
خاصة، نظر الباحثون في العدسة صور HS 0810 + 2554، كوازار بعيد ، ووجد وجود موجة-مثل المادة المظلمة. هُم البحث نشرت اليوم في علم الفلك الطبيعي.
كتب: “في عملنا ، نختبر لأول مرة على الإطلاق تنبؤًا تم إجراؤه بواسطة مادة مظلمة تشبه الموجة” ألفريد أمروث ، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة هونغ كونغ ، كولون ، والمؤلف الرئيسي للدراسة ، في رسالة بريد إلكتروني إلى جيزمودو. “هذا تنبؤ فريد لمادة مظلمة تشبه الموجة ، ونستخدمها توقع أينشتاين بعدسة الجاذبية كأداة لدينا. “
لنعد للحظة. المادة المظلمة على ما يبدو تشكل حوالي 27٪ الكون، لكن العلماء لا يفعلون تعرف ما هو. دفلك الطاقة تشكل حوالي 68٪ الكون ، و ، مع المادة المظلمة ، تم تسجيله في ملف كبيرة غير مفسرةدلو الاشياء في الكون.
يعرف العلماء أن المادة المظلمة موجودة بسبب آثارها الجاذبية ، والتي يمكن ملاحظتها على نطاقات كبيرة ؛ عندما ننظر إلى حركات المجرات والتواء الضوء من حولها ، من الواضح أن هناك مادة موجودة أكثر مما يمكننا رؤيته بالفعل. مهما كانت الأشياء ، فهي غير مرئية لنا وبالكاد يبدو للتفاعل مع المادة العادية.
حلقات أينشتاين هي أحد منتجات الضوء المشوه عن طريق الجاذبية؛ حيث ينتقل الضوء من مصدر بعيد عبر الفضاء و يمر جسمًا ضخمًا ، ينحني الضوء حول الجسم المتقاطع بواسطة مجال الجاذبية الأخير. في بعض الحالات ، يشكل الضوء المنحني أ حلقة شبه مثالية حول الكائن من وجهة نظرنا ويسمح لنرى الأشياء التي قد تكون مخفية عن الأنظار.
هناك زوجان المرشحين الرائدين للمادة المظلمة (وهي ليست لعبة محصلتها صفر ؛ يمكن أن يساهم العديد من المرشحين في المادة المظلمة في الكون). ضعف تفاعل الجسيمات الضخمة (WIMPs) هي نظرية أشياء التي لها كتلة وتتصرف مثل الجسيمات ولكن بالكاد تتفاعل مع المادة العادية – ومن هنا لدينا عدم القدرة على التعرف عليهم.
المرشح الرئيسي الآخر هو الأكسيون ، أ جسيم نظري (بوزون ، على وجه التحديد) يسمى بمنظف الغسيل. سيكون الأكسيون أصغر بكثير من أ WIMP وقد تم الافتراض بأنه يتصرف كموجة أكثر من كونه جسيمًا ، مثل فوتونات الضوء.
في العمل الجديد ، سعى فريق البحث إلى فهم مأزق طويل الأمد في علم الفلك: سبب تذبذب سطوع النجوم الزائفة (المجرات البعيدة التي تشبه النجوم). قال أمروث إن النماذج المبنية على WIMPs تواجه صعوبة في إعادة إنتاج سطوع الكوازارات متعددة العدسات. لكن الباحثين وجدوا أن المادة المظلمة الشبيهة بالموجات كانت قادرة على إعادة إنتاج شذوذ السطوع لكوازار يسمى HS 0180 + 2554.
قال أمروث إن النتيجة الجديدة “تميل بالتأكيد التوازن نحو الأكسيونات كمرشح DM ، وتجبر الناس على تعلم التخلي عن نموذج WIMP”. “بغض النظر ، فإنه يجبرنا على التفكير في فيزياء جديدة تتجاوز النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات.”
لا يتم احتساب المادة المظلمة في النموذج القياسي ، الشامل النظرية التي تصف القوى الأساسية الأربعة وسلوك أصغر الجسيمات التي نعرفها. لا يفسر النموذج أيضًا الجاذبية ، والتي لا يبدو أنها موجودة في المقاييس دون الذرية ، مما يثير المزيد من الأسئلة حول كيفية تحديد المادة المظلمة – الموجة –مثل أو ضخمة – تؤثر على محيطها جاذبيًا.
في صور محاكاة لنموذج المادة المظلمة ، وجد الفريق أن نموذج WIMP توقع منحنيات ناعمة لحلقة أينشتاين. وجد نموذج المادة المظلمة الشبيه بالموجة حافة أكثر فوضوية وغير متبلورة للحلقة. هذه الحافة الفوضوية تتوافق مع تقلبات السطوع التي شوهدت في الكوازار.
على الرغم من أن الفريق قد اختبر للتو كوازارًا واحدًا ، “يشير هذا إلى أن DM الذي يشبه الموجة ربما يكون قابلاً للتطبيق بشكل عام على النطاق الواسع من شذوذ العدسة الذي نراه في أنظمة مختلفة ،” قال أمروث. هم يملك تحولوا الآن إلى شذوذ في السطوع في مستعر أعظم عدسي ، وتشير نتائجهم الأولية إلى أن الموجة-مثل المادة المظلمة قد تكون مسؤولة.
هذا لا يعني أن المادة المظلمة WIMPy غير موجودة – فقط أنه لا يبدو أنها المادة المظلمة المتضمنة في بعض عدسات الجاذبية على الأقل.
يجب المزيد من الملاحظات والنمذجة ولكن مع وجود مراصد جديدة في الفضاء (تلسكوب ويب الفضائي) وفي الأفق (مرصد روبين وتلسكوب الفضاء الروماني) ، فإن بعض قد يتم قريبًا حل الأسئلة المتعلقة بالمادة المظلمة وطبيعتها.
المزيد: يستخدم تلسكوب ويب عدسة الجاذبية لفحص عنقود باندورا
