أحدث الأخبار مع #ليامكونور،
العربي الجديد
منذ 15 ساعات
- علوم
- العربي الجديد
أين اختفت نصف مكونات الكون؟ .. علماء فلك يحددون مكان "المادة المفقودة"
في الكون نوعان من المادة، إحداهما مظلمة غير مرئية تُعرف فقط من خلال تأثير جاذبيتها الهائلة، والأخرى عادية، مثل الغاز والغبار والنجوم والكواكب وكل ما نراه ونلمسه خلال حياتنا اليومية على كوكب الأرض . ويُقدّر العلماء أن المادة العادية تشكل نحو 15% فقط من إجمالي المادة الموجودة في الكون، لكنهم لطالما واجهوا صعوبات في تحديد مكان وجود هذه الكمية بالكامل، ولا يزال نحو نصفها مفقوداً. وبالاستعانة بدفقات قوية من موجات الراديو المنبعثة من 69 موقعاً في الكون، تمكّن باحثون أخيراً من رصد المادة "المفقودة". وأفاد الفريق البحثي بأن هذه المادة كانت متخفية في هيئة غاز رقيق ومنتشر في الفضاء الفاصل بين المجرات، وتم الكشف عنها من خلال تأثيرها في موجات الراديو التي تسافر عبر الفضاء. ويُعرف هذا الغاز باسم "الوسط بين المجري"، ويمكن وصفه بأنه أشبه بضباب خفيف يملأ الفراغ بين المجرات. وكان العلماء قد قدّروا سابقاً الكمية الإجمالية للمادة العادية عبر عمليات حسابية تستند إلى الضوء الذي خلّفه الانفجار العظيم قبل نحو 13.8 مليار سنة، غير أنهم لم ينجحوا عملياً في تحديد موقع نصف هذه المادة. وصرّح ليام كونور، أستاذ علم الفلك بجامعة هارفارد والمعدّ الرئيسي للدراسة المنشورة أمس الاثنين في دورية نيتشر أسترونومي (Nature Astronomy): "السؤال الذي ظلّ يشغلنا لفترة طويلة هو: أين تختبئ هذه المادة؟ ويبدو أن الجواب هو أنها تتوزع على شكل شبكة كونية من خيوط رقيقة، بعيدة عن المجرات". وتوصّل الباحثون إلى أن جزءاً أصغر من المادة المفقودة يتخذ شكل هالات تحيط بالمجرات، بما في ذلك مجرتنا " درب التبانة ". وتتكون المادة العادية من جسيمات تُعرف بالباريونات، وهي الجسيمات دون الذرية التي تشمل البروتونات والنيوترونات، والتي تُشكّل اللبنات الأساسية للذرات. وأوضح كونور قائلاً: "نحن – والكواكب والنجوم – مكوّنون من الباريونات. أما المادة المظلمة، فهي نوع آخر غامض من المادة يُشكّل الجزء الأكبر من كتلة الكون. لا نعرف بعد طبيعة الجسيمات التي تتكوّن منها". علوم وآثار التحديثات الحية نجم يحيّر العلماء... يتصرّف بشكل مختلف لا مثيل له "ألغاز أكثر أهمية" ويرى كونور أنه "لو كان الكون مكاناً أكثر رتابة، أو لو اختلفت قوانين الفيزياء قليلاً، لكانت كل المادة العادية قد سقطت في المجرات، وتكاثفت لتُشكّل نجوماً، حتى يصبح كل بروتون ونيوترون جزءاً من نجم. لكن ذلك لم يحدث". وبدلاً من ذلك، تؤدي العمليات الفيزيائية العنيفة إلى قذف المادة العادية لمسافات هائلة، حيث تبقى طافية في أرجاء الكون في صورة بلازما – وهي حالة من المادة تكون فيها الإلكترونات منفصلة عن البروتونات. وقد اعتمدت الآلية المستخدمة في اكتشاف هذه المادة العادية المفقودة على ظاهرة تُعرف باسم "انفجارات الراديو السريعة"، وهي نبضات فائقة القوة من موجات الراديو تنبعث من نقاط بعيدة للغاية في الكون. ورغم أن مصدرها الدقيق لا يزال محل جدل، فإن الفرضية الأبرز تشير إلى أنها ناتجة عن نجوم نيوترونية ذات حقول مغناطيسية فائقة، وهي بقايا نجوم ضخمة انفجرت وانهارت على نفسها. وعندما ينتقل الضوء الراديوي المنبعث من هذه الانفجارات إلى الأرض، يتشتّت إلى أطوال موجية متعددة – تماماً كما يحوّل المنشور الزجاجي ضوء الشمس إلى قوس قزح. وتُحدد درجة هذا التشتّت بناءً على كمية المادة التي تعترض مسار الضوء، ما يتيح وسيلة دقيقة لرصد وتقدير المادة الموجودة في مناطق كانت لتبقى مجهولة لولا هذه التقنية. وقد جرى تحديد مواقع هذه الانفجارات على بعد مسافات تصل إلى 9.1 مليارات سنة ضوئية من الأرض، وهي من بين أبعد المسافات التي تم تسجيلها حتى الآن. وتُعادل السنة الضوئية المسافة التي يقطعها الضوء في عام واحد، أي نحو 9.5 تريليونات كيلومتر. وبعد تحديد مواقع المادة العادية، تمكن الباحثون من رسم خريطة توزيعها: نحو 76% منها يوجد في الفضاء بين المجرات ، وقرابة 15% في هالات تحيط بالمجرات، بينما تتركّز النسبة المتبقية، أي حوالي 9%، داخل المجرات ذاتها، على شكل نجوم أو غازات. واختتم كونور قائلاً: "الآن بعد أن عرفنا أماكن وجود المادة العادية، يمكننا الانتقال إلى ألغاز أكثر أهمية تتعلق بطبيعتها وسلوكها في الكون". وتابع: "والأهم من ذلك، ما طبيعة المادة المظلمة؟ ولماذا يصعب علينا قياسها بشكل مباشر؟". (رويترز)
النهار
منذ يوم واحد
- علوم
- النهار
اختراق علمي جديد يكشف مكان المادة "المفقودة" في الفضاء
في كوننا نوعان من المادة: مادة مظلمة غير مرئية تُعرف فقط بتأثير جاذبيتها الهائلة، والأخرى عادية مثل الغاز والغبار والنجوم والكواكب وكل ما نراه ونلمسه خلال حياتنا اليومية على كوكب الأرض. يقدّر العلماء أن المادة العادية تشكل نحو 15 في المئة فقط من كل المادة الموجودة في الكون، وقد وجدوا على الدوام صعوبات في تحديد مكان وجود هذه المادة بالكامل، والتي لا يزال نحو نصفها مفقوداً. وبمساعدة دفقات قوية من موجات الراديو المنبعثة من 69 موقعاً في الكون، عثر باحثون الآن على المادة "المفقودة". وقال الباحثون إن هذه المادة كانت مختبئة في الأساس بهيئة غاز موزّع بشكل رقيق ومنتشر في المساحات الشاسعة بين المجرات، وإنها اكتُشفت بفضل تأثيرها على موجات الراديو التي تسافر عبر الفضاء. ويشكل هذا الغاز الرقيق الوسيط بين المجرات، وهو ما يمكن وصفه بأنه ضباب بين المجرات. وكان العلماء قد حدّدوا في السابق الكمية الإجمالية للمادة العادية باستخدام عملية حسابية تتضمن الضوء المرصود الذي خلفه الانفجار العظيم قبل نحو 13.8 مليار سنة. لكنهم لم يتمكنوا في الواقع من العثور على نصف هذه المادة. يقول ليام كونور، أستاذ علم الفلك بجامعة هارفارد، "لذا، فإن السؤال الذي كنّا في صراع معه هو أين تختبئ؟ ويبدو أن الإجابة هي: في شبكة كونية (بخيوط) رقيقة منتشرة، بعيداً عن المجرات". وكونور معدّ رئيسي للدراسة المنشورة، اليوم الإثنين، في دورية (نيتشر أسترونومي) العلمية. وخلص الباحثون إلى أن هناك جزءاً أصغر من المادة المفقودة موجود على شكل هالات محيطة بالمجرّات، بما في ذلك مجرّتنا درب التبانة. تتكون المادة العادية من الباريونات، وهي الجسيمات دون الذرية من البروتونات والنيوترونات اللازمة لبناء الذرّات. وقال كونور "ويتكون البشر والكواكب والنجوم من الباريونات. أما المادة المظلمة، من ناحية أخرى، فهي مادة غامضة تشكل الجزء الأكبر من المادة في الكون. لا نعرف ما الجسيمات أو المادة الجديدة التي تشكل المادة المظلمة". "ألغاز أكثر أهمية" يقول كونور "لو كان الكون مكاناً أكثر مللاً، أو كانت قوانين الفيزياء مختلفة، لوجدتم أن المادة العادية كانت لتسقط كلّها في المجرات وتبرد وتشكّل نجوماً حتى يصبح كل بروتون ونيوترون جزءاً من نجم. لكن، ليس هذا ما حدث". وبالتالي، فإن هذه العمليات الفيزيائية العنيفة تقذف بالمادة العادية لمسافات هائلة، وتلقي بها في أغوار الكون. ولا يكون هذا الغاز في حالته المعتادة، بل على شكل بلازما، بإلكترونات منفصلة عن البروتونات. وتضمنت الآلية المستخدمة للكشف عن المادة العادية المفقودة وقياسها ظواهر تُسمّى انفجارات الراديو السريعة، وهي نبضات قوية من موجات الراديو المنبعثة من نقاط بعيدة في الكون. وفي الحين الذي لا يزال فيه سببها الدقيق غامضاً، فإن الفرضية الرئيسية هي أنها تنتج من نجوم نيوترونية ذات قوة مغناطيسية هائلة، وهي بقايا نجوم مضغوطة ومستعرة تتشكل بعد فناء النجوم الضخمة. ومع انتقال الضوء في ترددات موجات الراديو من مصدر انفجارات الراديو السريعة إلى الأرض، فإنه يتشتت إلى أطوال موجية مختلفة، مثلما يحوّل المنشور ضوء الشمس إلى قوس قزح تماماً. وتعتمد درجة هذا التشتت على مقدار المادة الموجودة في مسار الضوء، مما يوفر آلية لرصد المادة وقياسها في أماكن، كانت ستظل مجهولة لولا هذه الوسيلة. وتم تحديد مواقع انفجارات الراديو السريعة على مسافات تصل إلى 9.1 مليارات سنة ضوئية من الأرض، وهي أبعد المسافات المسجّلة. والسنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في السنة، أي 9.5 تريليون كيلومتر. ومع معرفة أماكن كل المادة العادية الآن، تمكن الباحثون من تحديد توزيعها. يوجد نحو 76 في المئة منها في الفضاء بين المجرات، ونحو 15 في المئة في هالات المجرات، بينما تتركز التسعة في المئة المتبقية داخل المجرات، على صورة نجوم أو غازات في الأساس. وقال كونور "يمكننا الآن الانتقال إلى ألغاز أكثر أهمية في ما يتعلق بالمادة العادية في الكون". وأضاف "وأبعد من ذلك هو: ما طبيعة المادة المظلمة ولماذا يصعب قياسها بشكل مباشر؟".
