ربما رأينا للتو التلميحات الأولى للمادة المظلمة

يمكن أن يكون التوهج غير المبرر الذي يبدو أنه ينبعث في جميع أنحاء المناطق الخارجية لمجرة درب التبانة أول تلميح لنا حول مكونات المادة المظلمة، لكن علماء الفلك يقولون إنه من السابق لأوانه معرفة ذلك على وجه اليقين.

يُعتقد أن المادة المظلمة تشكل 85% من إجمالي الكتلة في الكون، لكن الفيزيائيين لم يتمكنوا أبدًا من اكتشاف الجسيمات التي تشكلها.

أحد المرشحين الرئيسيين للمادة المظلمة هو جسم شبحي يسمى الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMP). يصعب اكتشاف هذه الجسيمات الافتراضية لأنها نادرًا ما تتفاعل مع المادة العادية، لكن المنظرين يتوقعون أنها يجب أن تفنى ذاتيًا في بعض الأحيان، وتختفي وتنتج وميضًا من الإشعاع عالي الطاقة على شكل أشعة جاما.

إذا كانت المادة المظلمة موزعة في جميع أنحاء مجرتنا، كما توحي قوة جاذبيتها، وكانت مكونة أيضًا من الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs)، فمن المفترض أن نرى توهجًا من تلك الجسيمات يدمر نفسه بنفسه. لقد جادل علماء الفلك لأكثر من عقد من الزمن حول ما إذا كان الفائض الغريب من إشعاع أشعة جاما من مركز مجرتنا يمكن أن يكون هذه الإشارة، لكن الأدلة لا تزال غير حاسمة.

الآن، يدعي تومونوري توتاني من جامعة طوكيو أنه ربما اكتشف مثل هذه الإشارة القادمة من الجزء الخارجي لمجرة درب التبانة، والمعروفة باسم هالتها، وذلك باستخدام 15 عامًا من الملاحظات من تلسكوب فيرمي لأشعة جاما الفضائي التابع لناسا.

أنتج توتاني أولًا نموذجًا لكمية أشعة جاما التي يجب أن تكون موجودة في هذه المنطقة بناءً على مصادر معروفة، مثل النجوم والأشعة الكونية وفقاعات الإشعاع الكبيرة التي تُرى فوق وتحت درب التبانة. ثم قام بطرح هذا الإشعاع من الكمية التي شاهدها تلسكوب فيرمي، ووجد أن هناك بقايا من توهج أشعة جاما بطاقة تبلغ حوالي 20 جيجا إلكترون فولت.

يقول توتاني إن إشارة أشعة جاما بهذه الطاقة تتناسب مع ما يمكن أن يأتي من جسيم يدمر نفسه ذاتيًا في نطاق الطاقة الذي من المتوقع أن تمتلكه الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs). وبينما يعترف بأنه من السابق لأوانه الاستنتاج بشكل قاطع أن ارتفاعات أشعة جاما تأتي من المادة المظلمة، إلا أنه يقول إن الإشارة هي “الإشعاع المرشح الواعد من المادة المظلمة المعروف حتى الآن”.

يقول توتوني: “على الرغم من أن البحث بدأ بهدف الكشف عن إشارات المادة المظلمة، فقد اعتقدت أن الأمر أشبه بلعب اليانصيب. لذلك عندما اكتشفت ما بدا وكأنه إشارة لأول مرة، كنت متشككًا”. “ولكن عندما أخذت الوقت الكافي للتحقق من ذلك بدقة وشعرت بالثقة في صحته، شعرت بالقشعريرة.”

تقول فرانشيسكا كالور من المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي في آنسي: “إنها نتيجة تستحق بالتأكيد مزيدًا من الدراسة، لكن استخلاص استنتاجات قاطعة الآن سيكون سابقًا لأوانه”. وتقول إنه من الصعب عمل نموذج دقيق لجميع مصادر أشعة جاما في درب التبانة، باستثناء المادة المظلمة، ولم يشدد توتوني على اختبار النماذج بدقة.

توافق سيلفيا مانكوني من جامعة السوربون في فرنسا على أن النتائج لم يتم اختبارها بشكل شامل وسنحتاج إلى نماذج أكثر تطورًا لنقول حقًا ما إذا كانت الإشارة حقيقية. كما أننا لم نر مثل هذه الإشارات لأشعة جاما من مصادر أخرى ينبغي أن تكون لدينا، مثل المجرات القزمة، لذلك يجب تفسير هذا التناقض.

سنحتاج إلى النظر إلى العديد من مصادر الإشعاع الأخرى، مثل موجات الراديو والنيوترينوات، للتأكد من أن أشعة جاما لا تأتي من شيء آخر، كما يقول أنتوني براون من جامعة دورهام بالمملكة المتحدة. ويقول: “إنه ينظر من زاوية واحدة فقط”. “تحتاج المادة المظلمة حقًا إلى أكبر قدر ممكن من البيانات عالية الجودة التي يمكنك الحصول عليها.”

سيرن ومونت بلانك، المادة المظلمة والمتجمدة: سويسرا وفرنسا

استعد لإثارة إعجابك بـ CERN، مركز فيزياء الجسيمات الأوروبي، حيث يقوم الباحثون بتشغيل مصادم الهادرونات الكبير الشهير، والذي يقع بالقرب من مدينة جنيف السويسرية الساحرة الواقعة على ضفاف البحيرة.