دراسة : المادة المظلمة قد تكون ناتجة عن الموجات الثقالية

حير التكوين الدقيق للمادة المظلمة الفلكيين والفيزيائيين لعقود طويلة، ووفق إلى الافتراضات الأساسية عن أصول الكون، لا توجد طريقة لتفسير وجود المادة المظلمة التي تشكل حوالي ربع المادة في الكون. ولهذا قدم ثلاثة باحثين نظرية جديدة قد تفسر وجودها.

ونعلم أن المادة المظلمة موجودة لأننا نستطيع ملاحظة تفاعل جاذبيتها مع المادة المرئية والإشعاع الكهرومغناطيسي. فهي موجودة، على الرغم من أننا لم نستطع رؤيتها أو تحديدها حتى اليوم.

وفي الدراسة الجديدة، قال إيفان ماكدونو وستيفون ألكسندر من جامعة براون، وديفيد سبيرجل من جامعة برينستون، إن تفسير أصل المادة المظلمة قد يكون مرتبطًا بالموجات الثقالية، وهي تموجات في نسيج الزمكان، تنبأ بها أينشتاين، وأكد العلماء وجودها في 2016.

واستخدم فريق ماكدونو نموذجًا للكون البدائي يفترض وجود جسيمات تسمى كواركات المادة المظلمة، والتي تختلف عن المادة المظلمة التي نبحث عنها اليوم. وقد تكون لهذه الكواركات المظلمة خاصية اسمها اليدوية (عدم التناظر المرآتي)، وتعني طريقة انحناء الجسيمات على غرار النيوترينوهات. وربما تفاعلت يدوانية الكواركات المظلمة مع الموجات الثقالية في بداية الكون، ما أنتج المادة المظلمة التي لدينا اليوم.

عندما استقر الكون وبرد، أنتجت التفاعلات بين الكواركات المظلمة اليدوانية والموجات الثقالية اليدوانية فائضًا صغيرًا من تلك الكواركات، وفقاً لشبكة مرصد المستقبل، وتكثفت الكواركات إلى حالة ملتوية من المادة اسمها المائع الفائق، والذي قد يكون موجودًا اليوم كحقل خلفي. والمادة المظلمة المقترحة هي استثارة في هذا الحقل الخلفي، كالفوتونات التي هي استثارة لمجال كهرومغناطيسي.

ويفترض أن تكون جزيئات المادة المظلمة الناتجة عن هذا النموذج أخف مما يعرف بالجسيمات فائقة الكتلة ضعيفة التفاعل (ويمبس) والتي يعتقد باحثون كثيرون أنها تكون المادة المظلمة. ولكن لا توجد أدلة كافية على صحة ذلك. ولأن المادة المظلمة أخف من الجسيمات فائقة الكتلة ضعيفة التفاعل، فهي لا تتفاعل مع المادة العادية. وقال سبيرجل لمجلة نيو ساينتست «إنها أضعف بكثير من الجسيمات فائقة الكتلة ضعيفة التفاعل.»

وقد تغير هذه النظرية طريقة بحثنا عن المادة المظلمة، لأننا لن نرى هذه الجسيمات بصورة مباشرة. وخلافًا للجسيمات فائقة الكتلة ضعيفة التفاعل، تتوزع هذه الجسيمات بصورة متساوية في جميع أنحاء المجرة، لكن نسبة المادة المظلمة إلى المادة العادية ليست ثابتة بالضرورة في جميع أنحاء الكون.

وقال سبيرجل إن هذا السلوك الفريد قد يوفر لنا أيضًا وسيلة للعثور على المادة المظلمة. وقد ينتقل التوزع المتسق وغير المتكتل للمادة المظلمة إلى إشعاع الخلفية الكونية الميكروي المتبقي من بداية الكون، وينتج أثرًا فريدًا. وقد يؤثر على تشكل بنى عملاقة كعناقيد المجرات. وقد يكون له تأثير على الموجات الثقالية.

ويرحب الباحثون بأي نظرية جديدة للمادة المظلمة، ويواصل الخبراء استكشاف احتمالات أخرى لتفسير وجود المادة المظلمة، أو استبعادها تمامًا.

وقال مايكل بيسكين، وهو أستاذ في جامعة ستانفورد لم يشارك في الدراسة، لنيو ساينتست “إنها فكرة رائعة. فموضوع المادة المظلمة مفتوح تمامًا. وستفتح أي فكرة جديدة في هذا المجال آفاقًا جديدة نسير فيها لمعرفة إن كانت تقود إلى تجارب جديدة تفتح بدورها أبوابًا أخرى.”[ads3]