يشير النموذج القياسي لعلم الكونيات إلى أن هالة من جسيمات المادة المظلمة تحيط بمعظم المجرات. ومع ذلك ، فإن هذه الهالة من المادة المظلمة غير مرئية ، لكن كتلتها تمارس قوة جاذبية قوية على المجرات المجاورة.
دراسة جديدة من قبل جامعة بون (ألمانيا) و جامعة سانت اندروز (اسكتلندا) تتحدى وجهة نظر الكون هذه. تشير النتائج إلى أن المجرات القزمة في ثاني أقرب مجموعة مجرات على الأرض - والمعروفة باسم Fornax Cluster - خالية من هالات المادة المظلمة.
قدم العلماء ، على وجه الخصوص ، طريقة مبتكرة لاختبار النموذج القياسي بناءً على المقدار المجرات القزمة بسبب المد الجاذبي من المجرات الكبيرة القريبة.
إيلينا أسينسيو ، دكتوراه. قال طالب في جامعة بون والمؤلف الرئيسي للقصة ، تنشأ المد والجزر عندما تسحب الجاذبية من جسم ما بشكل مختلف أجزاء مختلفة من جسم آخر. هذه تشبه المد والجزر على الأرض ، والتي تنشأ لأن القمر يسحب بقوة أكبر على جانب الأرض الذي يواجه القمر ".
قال بافيل كروبا ، الأستاذ في جامعة بون وجامعة تشارلز في براغ ، تضم مجموعة Fornax Cluster عددًا كبيرًا من المجرات القزمية. تظهر الملاحظات الأخيرة أن بعض هذه الأقزام تبدو مشوهة كما لو أن البيئة العنقودية قد أزعجتهم ".
مثل هذه الاضطرابات في أقزام Fornax غير متوقعة وفقًا للنموذج القياسي. هذا لأنه ، وفقًا لـ نموذج قياسيأطلقت حملة المادة السوداء يجب أن تحميهم هالات هذه الأقزام جزئيًا من المد والجزر التي تثيرها الكتلة ".
بناءً على الخصائص الداخلية والمسافة من مركز العنقود القوي الجاذبي ، قام المؤلفون بحساب المستوى المتوقع لاضطراب الأقزام. المجرات ذات الكتلة النجمية الكبيرة والمنخفضة حول قلب العنقود أكثر عرضة للاضطراب أو التدمير. قارنوا النتائج بمستوى الاضطراب الذي لاحظوه في الصور التي تم جمعها بواسطة تلسكوب المسح VLT التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي.
تقول إيلينا أسينسيو ، أظهرت المقارنة أنه إذا أراد المرء شرح الملاحظات في النموذج القياسي. يجب بالفعل تدمير أقزام Fornax بواسطة الجاذبية من مركز الكتلة حتى عندما تكون المد والجزر التي تثيرها على قزم أضعف بأربع وستين مرة من الجاذبية الذاتية للقزم ".
"هذا ليس فقط غير بديهي ، ولكنه يتعارض أيضًا مع الدراسات السابقة ، التي وجدت أن القوة الخارجية اللازمة لإزعاج مجرة قزمة هي تقريبًا نفس قوة الجاذبية الذاتية للقزم."
بناءً على ذلك ، خلص العلماء إلى أنه من المستحيل شرح التشكل الملحوظ لأقزام فورناكس بطريقة متسقة ذاتيًا ضمن النموذج القياسي.
كرروا التحليل باستخدام ديناميكيات Milgromian (MOND). بدلاً من افتراض هالات المادة المظلمة المحيطة بالمجرات ، تقترح نظرية MOND تصحيحًا للديناميكيات النيوتونية التي تشهد الجاذبية من خلالها دفعة في نظام التسارع المنخفض.
قال الدكتور إندرانيل بانيك من جامعة سانت أندروز ، "لم نكن متأكدين من أن المجرات القزمة ستكون قادرة على البقاء على قيد الحياة في البيئة القاسية لمجموعة مجرات في MOND ، بسبب عدم وجود هالات واقية من المادة المظلمة في هذا النموذج. لكن نتائجنا تظهر اتفاقًا ملحوظًا بين الملاحظات وتوقعات MOND لمستوى اضطراب أقزام Fornax ".
قال أكو فنهولا من جامعة أولو (فنلندا) وستيفن ميسكي من المرصد الأوروبي الجنوبي ، "من المثير أن نرى أن البيانات التي حصلنا عليها باستخدام تلسكوب المسح VLT سمحت بمثل هذا الاختبار الشامل للنماذج الكونية."
قال بافيل كروبا ، عضو في مجالات البحث متعددة التخصصات والنمذجة والمادة في جامعة بون ، "هذه ليست المرة الأولى التي تختبر فيها دراسة تأثير المادة المظلمة على ديناميكيات و تطور المجرات خلص إلى أن الملاحظات يتم شرحها بشكل أفضل عندما لا تكون محاطة بالمادة المظلمة. يتزايد عدد المنشورات التي تظهر عدم التوافق بين الملاحظات ونموذج المادة المظلمة كل عام. حان الوقت للبدء في استثمار المزيد من الموارد في المزيد من النظريات الواعدة ".
د. Hongsheng Zhao من جامعة St Andrews أضاف ذلك من مشاركة "النتائج لها آثار كبيرة على الفيزياء الأساسية. نتوقع العثور على المزيد من الأقزام المضطربة في مجموعات أخرى ، وهو توقع يجب على الفرق الأخرى التحقق منه ".
المرجع مجلة:
- إيلينا أسينسيو ، إندرانيل بانيك وآخرون. يشير توزيع مجرات Fornax Cluster القزمة وتشكلها إلى أنها تفتقر إلى المادة المظلمة. الإشعارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية، المجلد 515 ، العدد 2 ، سبتمبر 2022. DOI: 10.1093 / منراس / ستاك1765
