المادة المفقودة: اللغز العظيم للكون
يتكون كوننا من نوعين رئيسيين من المادة: المادة المظلمة والمادة العادية. تُشكل المادة المظلمة النسبة الأكبر، لكنها غير مرئية ولا يمكن رصدها إلا من خلال تأثيرها الجذبي. في المقابل، تُشكل المادة العادية، التي تشمل الذرات والكواكب وكل ما نراه، 16% فقط من إجمالي المادة.
حددت دراسة جديدة المادة "المفقودة" في الكون باستخدام الدفقات الراديوية السريعة (FRBs)، وهي إشارات راديوية قصيرة وساطعة من مجرات بعيدة، كدليل. يصور هذا الرسم التوضيحي الفني دفقةً راديوية سريعة وساطعة تنتقل عبر الضباب بين المجرات، المعروف بالوسط بين المجرات. الأطوال الموجية الأطول، الموضحة باللون الأحمر، أبطأ من الأطوال الموجية الأقصر والأكثر زرقة، مما يسمح لعلماء الفلك بوزن المادة التي عادةً ما تكون غير مرئية. حقوق الصورة: ميليسا وايس/مركز أبحاث الفلك الأمريكي
وفقًا للنماذج الكونية، لا يتركز معظم هذه المادة العادية في النجوم أو الكواكب، بل ينتشر على نطاق واسع في الفضاء بين المجرات. ومع ذلك، نظرًا لكثافتها المنخفضة للغاية، ظل حوالي نصف هذه المادة بعيدًا عن أنظار العلماء لفترة طويلة.
FRB: ضوء من الكون البعيد
في دراسة نُشرت في مجلة "نيتشر أسترونومي"، وجد باحثون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ومركز هارفارد وسميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) الإجابة. استخدموا دفقات راديوية سريعة (FRBs)، وهي دفقات طاقة قصيرة لكنها قوية للغاية، للكشف عن المادة المفقودة.
يقول ليام كونور، الأستاذ المشارك في جامعة هارفارد والمؤلف الرئيسي للدراسة: "تتألق التدفقات الراديوية السريعة من خلال ضباب الوسط بين المجرات، ومن خلال قياس السرعة التي يتباطأ بها الضوء بدقة، يمكننا وزن هذا الضباب، حتى لو كان خافتًا جدًا بحيث لا يمكن رؤيته".
بيانات من الانفجارات القياسية
يُصوِّر هذا الرسم التوضيحي للفنان بعضًا من دفقات الراديو السريعة الستين التي شملتها الدراسة - FRB 20221219A، وFRB 20231220A، وFRB 20240123A - المُستخدَمة لتتبع رحلة الغاز عبر الفضاء بين المجرات ورسم خريطة الشبكة الكونية. حقوق الصورة: جاك مادن/CfA، محاكاة IllustrisTNG
حلل الفريق 69 دفقة راديوية سريعة مختلفة، تتراوح مسافاتها بين 11.74 مليون و9.1 مليار سنة ضوئية. والجدير بالذكر أن أبعد دفقة راديوية سريعة في الدراسة، والمُسماة FRB 20230521B، هي أبعد دفقة راديوية سريعة مُسجلة على الإطلاق. من بين هذه الدفقات، تم رصد 39 دفقة بواسطة مصفوفة الرصد الطيفي العميق 110 (DSA-110) في مرصد أوين فالي الراديوي التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وهو شبكة من التلسكوبات المُصممة خصيصًا لاكتشاف وتحديد مواقع الدفقات الراديوية السريعة. أما الـ 30 دفقة راديوية سريعة المتبقية، فقد جاءت من تلسكوبات أخرى حول العالم ، أبرزها تلسكوب باثفايندر الأسترالي سكوير كيلومتر أراي.
يشبه نهج العلماء رؤية "ظل" المادة. شبّهه البروفيسور فيكرام رافي من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا قائلاً: "يبدو الأمر كما لو أننا نرى ظلال جميع الباريونات، مع وجود الدفقات الراديوية السريعة كضوء خلفي... إذا رأيت شخصًا أمامك، يمكنك معرفة الكثير عنه. ولكن إذا رأيت ظله فقط، فستظل تعلم أنه موجود ويمكنك تقدير حجمه."
إمكانات جديدة لعلم الكونيات
تُظهر نتائج الدراسة أن 76% من المادة الكونية الطبيعية تقع في الفضاء بين المجرات، و15% في هالات مجرية، والباقي مُركّز في المجرات. يتوافق هذا التوزيع مع تنبؤات المحاكاة، ولكن هذه هي المرة الأولى التي يُؤكّد فيها ذلك من خلال الملاحظات الفعلية.
يُصوِّر هذا المفهوم الفني المادة العادية في الغاز الرقيق الدافئ الذي يُشكِّل الوسط بين المجرات (IGM)، وهو أمرٌ واجه العلماء صعوبةً في رصده مباشرةً حتى الآن. تنتقل ألوانٌ مختلفة من الضوء بسرعاتٍ مختلفة عبر الفضاء. هنا، استخدم الفنان اللون الأزرق لتسليط الضوء على المناطق الأكثر كثافةً في الشبكة الكونية، مُحوِّلاً الضوء إلى اللون الأحمر لمناطق الفراغ. حقوق الصورة: جاك مادن، IllustrisTNG، رالف كونيتزكا، ليام كونور/CfA
لا يحل هذا الاكتشاف لغزًا كبيرًا فحسب، بل يفتح أيضًا آفاقًا جديدة في علم الكونيات. قد تساعد بيانات الدفقات الراديوية السريعة العلماء على فهم تطور المجرات بشكل أفضل، بل وحتى تحديد كتلة الجسيمات دون الذرية المسماة النيوترينوات، وهو عنصر أساسي في تجاوز النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات.
وفقًا للبروفيسور رافي، هذه ليست سوى البداية. في المستقبل، من المتوقع أن يرصد تلسكوب الراديو DSA-2000 في صحراء نيفادا ما يصل إلى 10,000 نبضة راديوية سريعة سنويًا، ما يبشر بتعمق أكبر في كشف أسرار الكون.
المصدر: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/vu-no-vo-tuyen-nhanh-he-lo-kho-bau-vu-tru-bi-che-giau-suot-nhieu-thap-ky/20250817083747028
تعليق (0)