ما هي نسبة الكون من المادة المظلمة؟
يقدر علماء الفلك أن ما يقرب من 85٪ من كل المادة في الكون هي مادة مظلمة ، مما يعني أن 15٪ فقط من كل المادة هي مادة عادية. نظرًا للطاقة المظلمة ، الاسم الذي يطلقه علماء الفلك على التوسع المتسارع للكون ، المادة المظلمة تشكل ما يقرب من 27٪ من إجمالي الطاقة الكتلية في الكون ، وفقًا لـ سيرن (يفتح في علامة تبويب جديدة) (المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية).
يمتلك علماء الفلك مجموعة متنوعة من الأدوات لقياس الكمية الإجمالية للمادة في الكون ومقارنتها بكمية المادة “الطبيعية” (وتسمى أيضًا “الباريونية”). إن أبسط تقنية هي مقارنة قياسين.
القياس الأول هو الكمية الإجمالية للضوء المنبعث من هيكل كبير ، مثل المجرة ، والذي يمكن لعلماء الفلك استخدامه لاستنتاج كتلة هذا الجسم. القياس الثاني هو المقدار التقديري للجاذبية اللازمة لتماسك الهيكل الكبير معًا. عندما يقارن علماء الفلك هذه القياسات على المجرات والعناقيد في جميع أنحاء الكون ، فإنهم يحصلون على نفس النتيجة: ببساطة لا يوجد ما يكفي من المواد الطبيعية الباعثة للضوء لحساب مقدار قوة الجاذبية اللازمة لتماسك هذه الأجسام معًا.
وبالتالي ، يجب أن يكون هناك شكل من أشكال المادة لا ينبعث منها الضوء: المادة المظلمة.
متعلق ب: حالات المادة: التعريفات والمراحل
المجرات المختلفة لها نسب مختلفة من المادة المظلمة إلى المادة العادية. لا تحتوي بعض المجرات تقريبًا على مادة مظلمة ، بينما يخلو البعض الآخر تقريبًا من المادة العادية. لكن القياس بعد القياس يعطي نفس النتيجة المتوسطة: ما يقرب من 85٪ من المادة في الكون لا تصدر أو تتفاعل مع الضوء.
لا يكفي الباريونات
هناك العديد من الطرق الأخرى التي يمكن لعلماء الفلك التحقق من صحة هذه النتيجة. على سبيل المثال ، جسم ضخم ، مثل عنقود المجرات ، سوف يلتف الزمكان حوله كثيرًا بحيث ينحني مسار أي ضوء يمر عبره – وهو تأثير يسمى عدسة الجاذبية. يمكن لعلماء الفلك بعد ذلك مقارنة كمية الكتلة التي نراها من الأجسام الباعثة للضوء بالكتلة اللازمة لحساب العدسة ، مما يثبت مرة أخرى أن الكتلة الزائدة يجب أن تكون كامنة في مكان ما.
يمكن لعلماء الفلك أيضًا استخدام عمليات المحاكاة الحاسوبية للنظر في نمو الهياكل الكبيرة. قبل مليارات السنين ، كان كوننا أصغر بكثير مما هو عليه اليوم. لقد استغرق الأمر وقتًا لتتطور النجوم والمجرات ، وإذا كان على الكون أن يعتمد فقط على المادة العادية المرئية ، فلن نرى أي مجرات اليوم. وبدلاً من ذلك ، تطلب نمو المجرات “تجمعات” من المادة المظلمة لتتجمع فيها المادة الطبيعية ، وفقًا لما ذكره محاضرة لعالم الكونيات جويل بريماك (يفتح في علامة تبويب جديدة)
أخيرًا ، يمكن لعلماء الكونيات أن ينظروا إلى الوراء عندما كان عمر الكون اثنتي عشرة دقيقة فقط ، عندما تشكلت البروتونات والنيوترونات الأولى. يمكن لعلماء الكونيات استخدام فهمنا للفيزياء النووية لتقدير كمية الهيدروجين والهيليوم التي تم إنتاجها في تلك الحقبة.
تتنبأ هذه الحسابات بدقة بنسبة الهيدروجين إلى الهليوم في الكون الحالي. يتنبأون أيضًا بحد مطلق لكمية المادة الباريونية في الكون ، وتتفق هذه الأرقام مع ملاحظات المجرات والعناقيد الحالية ، وفقًا لـ عالم الفيزياء الفلكية نيد رايت (يفتح في علامة تبويب جديدة).
بدائل للمادة المظلمة
بدلاً من ذلك ، قد تكون المادة المظلمة عبارة عن سوء فهم لنظرياتنا عن الجاذبية ، والتي تستند إلى قوانين نيوتن وعموم أينشتاين. النسبية.
يمكن لعلماء الفلك تعديل هذه النظريات لتقديم تفسيرات للمادة المظلمة في سياقات فردية ، مثل حركات النجوم داخل المجرات. لكن بدائل الجاذبية لم تكن قادرة على تفسير جميع ملاحظات المادة المظلمة في جميع أنحاء الكون.
تشير جميع الأدلة إلى أن المادة المظلمة هي نوع غير معروف من الجسيمات. لا يتفاعل مع الضوء أو مع المادة الطبيعية ولا يُعرف إلا من خلال الجاذبية. في الواقع ، يعتقد علماء الفلك أن هناك تريليونات على تريليونات من جسيمات المادة المظلمة التي تتدفق عبرك الآن. يأمل العلماء في تحديد هوية هذا المكون الغامض للكون قريبًا.
