العلماء يعلنون العثور على المادة المفقودة في الكون.. ما هي وأين تختبئ؟

أعلن علماء فلك أنهم عثروا على "المادة المفقودة" في الكون، بحسب دراسة نشرت في دورية (نيتشر أسترونومي) العلمية، وذلك باستخدام موجات الراديو المنبثقة من أعماق الكون.

ما المهم؟

لطالما خير لغز المادة المفقودة في الكون العلماء، وبالعثور عليها، يمكن للعلماء الآن إغلاق الملف أو جزء كبير منه، والانتقال إلى ألغاز أخرى في كوننا الكبير.

ما هي المادة المفقودة؟

في كوننا 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.

ويقدّر العلماء أن المادة العادية تشكل حوالي 15% فقط من كل المادة الموجودة في الكون، ولطالما وجدوا صعوبات في تحديد مكان وجود هذه المادة بالكامل، ولا يزال حوالي نصفها مفقودا.

ما هي المادة العادية؟

تتكون المادة العادية من الباريونات، وهي الجسيمات دون الذرية من البروتونات والنيوترونات اللازمة لبناء الذرات.

ويقول ليام كونور أستاذ علم الفلك بجامعة هارفارد:  "يتكون البشر والكواكب والنجوم من الباريونات". 

ما هي المادة المظلمة؟

المادة المظلمة، هي مادة غامضة تشكل الجزء الأكبر من المادة في الكون. لا نعرف ما الجسيمات أو المادة الجديدة التي تشكل المادة المظلمة.

ويعتقد العلماء أن المادة المظلمة تشكل حوالي 85٪ من جميع المواد في الكون.

شرح مبسط لعمل المادة المظلمة

في الكون، كل شيء يجذب الأشياء الأخرى نحوه بسبب قوة تُسمى "الجاذبية". كلما كان الجسم أكبر أو أثقل، كانت قوة الجاذبية التي يصدرها أقوى. بفضل هذه الجاذبية، تدور الكواكب حول الشمس، وتدور كواكب أخرى حول نجوم بعيدة، وحتى المجرات تتأثر ببعضها.

لكن عندما درس العلماء المجرات وحاولوا استخدام قوانين الجاذبية المعروفة لحساب كيفية بقائها متماسكة، وجدوا مشكلة: الكتلة (أو المادة) التي نراها في المجرات لا تكفي لجعلها مترابطة كما هي، بل يفترض أن تتفكك أو تتطاير أجزاؤها في الفضاء.

لهذا السبب، قال العلماء إنه لا بد من وجود مادة غير مرئية لا نستطيع رؤيتها أو قياسها مباشرة، لكنها موجودة وتساعد في تماسك المجرات. أطلقوا على هذه المادة اسم "المادة المظلمة". هذه المادة لا تصدر ضوءًا ولا تعكسه ولا تتفاعل مع الضوء، لذلك لا يمكن رؤيتها، ولهذا سُميت "مظلمة".

ويعتقد العلماء أن هذه المادة الغامضة تشكل نحو 85٪ من المادة الموجودة في الكون، و27٪ من كل الكتلة والطاقة فيه، وهي ضرورية لفهم كيفية عمل الكون كما نراه.

كيف ضاعت المادة العادية؟

كان العلماء قد حددوا في السابق الكمية الإجمالية للمادة العادية باستخدام عملية حسابية تتضمن الضوء المرصود الذي خلفه الانفجار العظيم قبل حوالي 13.8 مليار سنة. لكنهم لم يتمكنوا في الواقع من العثور على نصف هذه المادة وضاعت في الكون الفسيح.

كيف وجدها العلماء؟

بمساعدة دفقات قوية من موجات الراديو المنبعثة من 69 موقعا في الكون، عثر باحثون الآن على المادة "المفقودة".

وتضمنت الآلية المستخدمة للكشف عن المادة العادية المفقودة وقياسها ظواهر تُسمى انفجارات الراديو السريعة، وهي نبضات قوية من موجات الراديو المنبعثة من نقاط بعيدة في الكون. وفي حين أن سببها الدقيق لا يزال غامضا، فإن الفرضية الرئيسية هي أنها تنتج عن 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 يحول المنشور ضوء الشمس إلى قوس قزح تماما. وتعتمد درجة هذا التشتت على مقدار المادة الموجودة في مسار الضوء، مما يوفر آلية لرصد المادة وقياسها في أماكن، كانت كانت ستظل مجهولة لولا هذه الوسيلة.

وتم تحديد مواقع انفجارات الراديو السريعة على مسافات تصل إلى 9.1 مليار سنة ضوئية من الأرض، وهي أبعد المسافات المسجلة. 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 حوالي 76 بالمئة منها في الفضاء بين المجرات، وحوالي 15 بالمئة في هالات المجرات، بينما تتركز التسعة بالمئة المتبقية داخل المجرات، في صورة نجوم أو غازات في الأساس.

أين هي الآن؟

قال الباحثون إن هذه المادة كانت مختبئة في الأساس في هيئة غاز موزع 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.

وقال ليام كونور أستاذ علم الفلك بجامعة هارفارد "الإجابة هي: في شبكة كونية بخيوط رقيقة منتشرة، بعيدا عن المجرات". 

وخلص الباحثون إلى أن هناك جزءا أصغر من المادة المفقودة موجود في شكل هالات محيطة بالمجرات، بما في ذلك مجرتنا درب التبانة.

ألغاز كونية بانتظار الحل؟

 الطاقة الداكنة

تُعتبر الطاقة الداكنة المسؤولة عن التوسع المتسارع للكون، وتشكل حوالي 68% من الكون.

في التسعينيات، لاحظ الفلكيون أن المجرات لا تبتعد عن بعضها فقط، بل تفعل ذلك بسرعة متزايدة، ولتفسير هذا، افترضوا وجود طاقة غير معروفة تدفع الفضاء نفسه للتوسع، وأسموها الطاقة المظلمة لأنها لا تُرى ولا تُقاس مباشرة.

الانفجار العظيم

الانفجار العظيم هو النظرية السائدة لبداية الكون، لكن ما حدث قبله وما الذي سببه لا يزال غير معروف.  

ولا توجد إجابات قاطعة، مع فرضيات مثل الكون الدوري أو الوجود قبل الانفجار. الأبحاث الحالية تركز على فيزياء الكم والجاذبية الكمومية.

الثقوب السوداء

تُثير الثقوب السوداء أسئلة حول ما يحدث عند نقطة الانفجار وفقدان المعلومات.

ويعرف العلماء بوجودها من خلال تأثيرها على النجوم والغازات من حولها، ولا يزال الكثير عنها مجهولًا، خاصة ما يحدث داخلها، إذ تنهار فيها قوانين الفيزياء المعروفة.

 اتجاه الزمن

تساءل العلماء، لماذا يتقدم الزمن في اتجاه واحد، ولا توجد إجابة نهائية، مع ارتباط بالإنتروبيا أي الفوضى أو العشوائية ويقول المنظرون أن الكون يسير من النظام إلى الفوضى بعد الانفجار العظيم باتجاه واحد.

مصير الكون

هل سيتوسع الكون إلى الأبد، أم سينهار في "كبوة كبيرة"، ولا يملك العلماء أي إجابة على اللغز حتى الآن.

الحياة خارج الأرض

لا توجد حتى الآن أي أدلة قاطعة على أن هنالك حياة خارج الأرض، وإن كان العلماء يثبتون بين الحين والآخر وجود دلائل على أن بعض الكواكب فيها ما يشير إلى إمكانية نشوء شكل من أشكال الحياة عليها، لكن علماء آخرين يجادلون أن هذه الادعاءات ينقصها الكثير لإثبات صحتها.

الخلاصة

توصل العلماء إلى بعض الحلول لبعض ألغاز الكون، لكن الكثير من أسرار الكون لا تزال غامضة حتى الآن، بانتظار أن يتوصل العلم إلى مفاتيح جديدة لألغاز كوننا الفسيح.

وليست هذه كل الألغاز التي يبحث العلماء عن حلول لها، فهنالك لغز الأشعة الكونية، ولغز الانفجارات الراديوية ومصدرا، ومعضلة عدم تماثل الباريونات، وطبيعة الجاذبية، والفراغ الكبير في الكون.

المصدر: عربي21