المُقدّمة
في عام 2016 ، قاد علماء الفلك بيتر فان دوكوم من جامعة ييل نشرت ورقة قنبلة مدعيًا اكتشاف مجرة قاتمة جدًا ، لكنها واسعة وثقيلة جدًا ، بحيث يجب أن تكون غير مرئية بالكامل تقريبًا. قدروا أن المجرة ، التي يطلق عليها اسم اليعسوب 44 ، هي مادة مظلمة بنسبة 99.99٪.
تلا ذلك نقاش ساخن حول خصائص Dragonfly 44 التي لا تزال دون حل. في غضون ذلك ، ظهرت أكثر من 1,000 مجرة كبيرة ولكن باهتة.
تُعرف اليعسوب 44 وأمثالها بالمجرات فائقة الانتشار (UDGs). في حين أنها يمكن أن تكون كبيرة مثل أكبر المجرات العادية ، فإن UDGs خافتة بشكل استثنائي - خافتة جدًا لدرجة أنه في مسوحات التلسكوب للسماء ، "إنها مهمة تصفية الضوضاء دون تصفية هذه المجرات عن طريق الخطأ" ، قال بول بينيت ، عالم فلك في معهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور. يبدو أن الغاز اللامع المكون من النجوم المتوفر بكثرة في المجرات الأخرى قد اختفى في UDGs ، ولم يتبق سوى هيكل عظمي من النجوم المسنة.
تسبب وجودهم في إثارة ضجة في نظرية تطور المجرات ، التي فشلت في التنبؤ بها. قال فان دوكوم: "لم يحضروا في عمليات المحاكاة". "عليك أن تفعل شيئًا مميزًا لجعل مجرة بهذا الضخامة والضعف."
ظهرت نظريات جديدة برية لشرح كيفية ظهور Dragonfly 44 و UDGs الأخرى. وقد تكون هذه اللطخات العملاقة من الضوء تقدم دليلاً جديدًا على اليد الخفية للمادة المظلمة.
الكثير من المادة المظلمة
نظرًا لأن الجاذبية تجمع كتلًا من الغاز والنجوم معًا ، فإن طاقاتها وزخمها مجتمعة تتسبب في تضخم وتناوب المزج. في النهاية تظهر مجرة.
هناك مشكلة واحدة فقط. عندما تدور المجرات ، يجب أن تتفكك. لا يبدو أنها تمتلك كتلة كافية - وبالتالي الجاذبية - لتلتصق ببعضها البعض. تم اختراع مفهوم المادة المظلمة لتوفير الجاذبية المفقودة. في هذه الصورة ، توجد مجرة داخل تكتل أكبر من الجسيمات غير المضيئة. هذه المادة المظلمة "هالة" تحافظ على تماسك المجرة الدوارة.
تتمثل إحدى طرق تقدير سرعة دوران المجرة ، وبالتالي محتواها من المادة المظلمة ، في حساب مجموعات النجوم الكروية. قال بينيت: "لا نعرف السبب من وجهة نظر نظرية" ، لكن عدد هذه "العناقيد الكروية" يرتبط ارتباطًا وثيقًا بتلك الخصائص التي يصعب قياسها. في ورقة عام 2016 ، أحصى فان دوكوم 94 عنقودًا كرويًا داخل دراجونفلاي 44 - وهو رقم يشير إلى وجود هالة كبيرة للغاية من المادة المظلمة ، على الرغم من قلة المادة المرئية الموجودة في المجرة.
لم يرَ أحد شيئًا كهذا من قبل. اقترح فان دوكوم والمؤلفون المشاركون أن دراجونفلاي 44 يمكن أن تكون "مجرة درب التبانة الفاشلة": مجرة بها هالة من المادة المظلمة بحجم مجرة درب التبانة خضعت لحدث غامض في وقت مبكر سلبها من غازها المكون من النجوم ، تاركة إياها مع لا شيء سوى النجوم الشائخة والهالة العملاقة.
أو لا شيء مظلمة
جذب الجسم اهتمام معسكر آخر من علماء الفلك الذين يجادلون بأن المادة المظلمة غير موجودة على الإطلاق. يشرح هؤلاء الباحثون الجاذبية المفقودة للمجرات عن طريق تعديل قانون الجاذبية لنيوتن بدلاً من ذلك ، وهو نهج يسمى ديناميكيات نيوتن المعدلة ، أو MOND.
وفقًا لـ MOND ، يتم حساب قوة الجاذبية المعدلة لكل مجرة من نسبة الكتلة إلى الضوء لنجومها - كتلتها الإجمالية مقسومة على لمعانها. لا يتكهن منظرو MOND عن سبب اعتماد القوة على هذه النسبة ، لكن صيغتهم المخصصة تطابق السرعات المرصودة لمعظم المجرات ، دون الحاجة إلى استدعاء المادة المظلمة.
عندما اندلعت أخبار عن Dragonfly 44 ، داعية MOND ستايسي ماكجو، عالم فلك في جامعة كيس ويسترن ريزيرف ، حسبت من نسبة الكتلة إلى الضوء أنه يجب أن تدور ببطء أكثر مما أشارت إليه التقديرات الأولية لفان دوكوم. لا يبدو أن حساب MOND يناسب البيانات.
المُقدّمة
ولكن بعد ذلك في عام 2019 ، خفضت مجموعة فان دوكوم سرعة دوران Dragonfly 44 باستخدام البيانات المحسنة. تم تبرئة MOND. قال ماكجو: "دراجونفلاي 44 هو مثال على كيفية تطور هذه البيانات لتتوافق مع موند".
ومع ذلك ، بالنسبة لغالبية علماء الفلك ، الذين يؤمنون بالمادة المظلمة ، فإن سرعة الدوران الأبطأ تعني أن هالة Dragonfly 44 أصغر مما كانوا يعتقدون. في عام 2020 ، قامت مجموعة مستقلة بتقليص حجم الهالة من خلال العد مجموعات كروية أقل بشكل كبير، لكن فان دوكوم يشكك في هذه النتيجة. على الرغم من أن حجم الهالة لا يزال غير مؤكد ، إلا أنه قد يكون أقل ضخامة مما كان متوقعًا في البداية ، مما يشير إلى أن Dragonfly 44 ليس مجرة درب التبانة فاشلة بعد كل شيء.
مجرة قديمة كبيرة
شذوذ تم اكتشافه حديثًا قد زاد من تعقيد الغموض.
In ورقة نشرت مجموعة فان دوكوم في أغسطس ، ووجدت أن دراجونفلاي 44 قديمة للغاية ، حيث تشكلت منذ ما بين 10 مليارات و 13 مليار سنة.
لكن مثل هذه المجرة القديمة لا ينبغي أن تكون كبيرة مثل دراجونفلاي 44. تميل أجسام الكون المبكر إلى أن تكون أكثر إحكاما لأنها تشكلت قبل التوسع السريع للكون.
علاوة على ذلك ، كان من المفترض أن تكون هذه المجرة القديمة المهترئة قد تمزقت تمامًا الآن. إن تماسك دراجونفلاي 44 يعني ضمناً أن لديها هالة ضخمة من المادة المظلمة بعد كل شيء - ومن المحتمل أن تعيد فرضية "مجرة درب التبانة الفاشلة". قال فان دوكوم: "هذا تفسير ممتع حقًا ، ولهذا أحبه ، لكني لا أعرف ما إذا كان صحيحًا".
تفسير آخر ، فرضية "الدوران العالي" ، يفترض أن مجرتين صغيرتين اندمجا أثناء الدوران في نفس الاتجاه ، بحيث اكتسبت المجرة الناتجة ، اليعسوب 44 ، الزخم الزاوي لكليهما. أدى ذلك إلى تدويرها بسرعة أكبر ، مما أدى إلى نفثها وإخراج مواد صنع النجوم.
UDGs المتنوعة بشكل مذهل
في خضم تدقيق اليعسوب 44 ، صنف علماء الفلك أيضًا مجموعة كبيرة ومتنوعة من المجرات الأخرى فائقة الانتشار. تجبرهم النتائج على استنتاج أن المجرات تتشكل بطرق أكثر مما عرفوه.
يبدو أن بعض UDGs المكتشفة حديثًا تفتقر تمامًا إلى المادة المظلمة. مجموعة فان دوكوم حددت إحدى هذه المجرات في عام 2018 ، ثم رصدت أثرًا للآخرين في الجوار. هذا مايو ، الفريق تكهنت in الطبيعة أن المسار تشكل في اصطدام قديم لمجرتين. أدى الاصطدام إلى إبطاء تدفق غاز المجرات ، لكن مادتها المظلمة استمرت كما لو لم يحدث شيء. ثم ينضغط الغاز في كتل من النجوم ، ويشكل في النهاية سلسلة من المجرات الخالية من المادة المظلمة.
في غضون ذلك ، بينيت اكتشف اثنين من UDGs في عام 2018 ، يشير ذلك إلى نظرية تشكيل مختلفة. في كل حالة ، يبدو أن قوى المد والجزر من مجرة قريبة ثقيلة قد اخترقت UDG ، ونفختها وسرقت غازها. (لا يمكن لهذا أن يفسر دراجونفلاي 44 ، الذي يقع بعيدًا جدًا عن المجرات الثقيلة).
بشكل محير ، ورقة سبتمبر أبلغت عن تشكيل نجم حديث في UDG ، مما يناقض فكرة أنها تأوي نجومًا قديمة فقط.
مثل هذا النطاق من UDGs التي تبدو متشابهة ظاهريًا ولكنها تختلف داخليًا قد تثبت صحة نظرية المادة المظلمة على MOND. قال فان دوكوم: "إذا كانت النجوم تتحرك بسرعة كبيرة في إحدى المجرات ، وببطء شديد في المجرة الأخرى ، فهذه مشكلة كبيرة لتلك النظريات البديلة".
وافق ماكغو على أنه إذا كان هناك "قيم متطرفة حقيقية" بين مجموعة UDG ، "فهذه بالفعل مشكلة بالنسبة لـ MOND". ومع ذلك ، أضاف ، "هذا لا يجعل المادة المظلمة تلقائيًا تفسيرًا أفضل."
ستتطلب الإجابات النهائية تلسكوبات جديدة. رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي الجديد بالفعل مجرات بعيدة كما ظهرت عندما كانت تتشكل في الكون المبكر ، مما سيساعد في اختبار وصقل الأفكار الناشئة.
قال فان دوكوم: "المهم هو أننا ما زلنا لا نعرف ما هو موجود". "هناك مجرات لم نكتشفها كبيرة جدًا ، وقريبة جدًا ، ولها خصائص غير عادية ، وهي ليست في كتالوجاتنا الحالية حتى بعد كل هذه العقود من دراسة السماء."
