هناك مادة مظلمة أكثر من المادة العادية في الكون ، وعادة ما يتم خلطها معًا في المجرات. في تصادم بين عناقيد المجرات العملاقة ، تواجه السحب الغازية الساخنة في العناقيد احتكاكًا عندما تمر عبر بعضها البعض ، وتفصلها عن النجوم. لا تتأثر المادة المظلمة بهذا الاحتكاك أيضًا ، لذلك تمكن الفلكيون من حساب تأثير جاذبيتها على المادة العادية.
لقد انهارت المادة المظلمة والمادة الطبيعية بسبب الاصطدام الهائل بين مجموعتين كبيرتين من المجرات. الاكتشاف ، باستخدام مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لناسا وغيرها من التلسكوبات ، يقدم دليلاً مباشرًا على وجود المادة المظلمة.
قال عضو الفريق مكسيم ماركيفيتش من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في كامبريدج ، ماساتشوستس: "هذا هو الحدث الكوني الأكثر نشاطًا ، إلى جانب الانفجار الكبير ، الذي نعرفه".
توفر هذه الملاحظات أقوى دليل حتى الآن على أن معظم المادة في الكون مظلمة. على الرغم من وجود أدلة كبيرة على المادة المظلمة ، اقترح بعض العلماء نظريات بديلة للجاذبية حيث تكون أقوى على المقاييس بين المجرات مما تنبأ به نيوتن وأينشتاين ، مما يلغي الحاجة إلى المادة المظلمة. ومع ذلك ، لا يمكن لهذه النظريات أن تفسر الآثار الملحوظة لهذا التصادم.
قال دوج كلو من جامعة أريزونا في توكسون وقائد الدراسة: "الكون الذي تهيمن عليه الأشياء المظلمة يبدو غير معقول ، لذا أردنا اختبار ما إذا كانت هناك أي عيوب أساسية في تفكيرنا". "هذه النتائج هي دليل مباشر على وجود المادة المظلمة."
في مجموعات المجرات ، تكون المادة الطبيعية ، مثل الذرات التي تتكون منها النجوم والكواكب وكل شيء على الأرض ، في المقام الأول على شكل غاز ساخن ونجوم. كتلة الغاز الساخن بين المجرات أكبر بكثير من كتلة النجوم في كل المجرات. ترتبط هذه المادة الطبيعية في الكتلة بجاذبية كتلة أكبر من المادة المظلمة. بدون المادة المظلمة ، التي تكون غير مرئية ولا يمكن اكتشافها إلا من خلال جاذبيتها ، فإن المجرات سريعة الحركة والغاز الساخن ستطير بسرعة.
تم منح الفريق أكثر من 100 ساعة على تلسكوب شاندرا لمراقبة مجموعة المجرات 1E0657-56. تُعرف الكتلة أيضًا باسم مجموعة الرصاص ، لأنها تحتوي على سحابة مذهلة على شكل رصاصة من الغاز مائة مليون درجة. تظهر صورة الأشعة السينية أن شكل الرصاصة يرجع إلى الرياح الناتجة عن الاصطدام عالي السرعة لمجموعة أصغر مع أكبر.
بالإضافة إلى مراقبة شاندرا ، تم استخدام تلسكوب هابل الفضائي ، والمقراب الكبير جدًا للمرصد الجنوبي الأوروبي ، وتلسكوبات ماجلان البصرية لتحديد موقع الكتلة في العناقيد. تم ذلك عن طريق قياس تأثير عدسة الجاذبية ، حيث تشوه الجاذبية من العناقيد الضوء من المجرات الخلفية كما تنبأت به نظرية النسبية العامة لأينشتاين.
تم إبطاء الغاز الساخن في هذا التصادم بسبب قوة السحب ، على غرار مقاومة الهواء. في المقابل ، لم يتباطأ تأثير المادة المظلمة ، لأنها لا تتفاعل مباشرة مع نفسها أو الغاز إلا من خلال الجاذبية. أدى هذا إلى فصل المادة المظلمة والعادية التي تظهر في البيانات. إذا كان الغاز الساخن هو العنصر الأكثر ضخامة في العناقيد ، على النحو الذي اقترحته نظريات الجاذبية البديلة ، لما تم رؤية هذا الفصل. بدلا من ذلك ، المادة المظلمة مطلوبة.
قال شون كارول ، عالم الكونيات بجامعة شيكاغو ، الذي لم يشارك في الدراسة: "هذا هو نوع النتيجة التي يجب أن تأخذها النظريات المستقبلية في الاعتبار". "بينما نمضي قدمًا لفهم الطبيعة الحقيقية للمادة المظلمة ، سيكون من المستحيل تجاهل هذه النتيجة الجديدة."
كما تمنح هذه النتيجة العلماء ثقة أكبر في أن الجاذبية النيوتونية المألوفة على الأرض وفي النظام الشمسي تعمل أيضًا على المقاييس الضخمة لمجموعات المجرات.
قال كلو: "لقد أغلقنا هذه الثغرة المتعلقة بالجاذبية ، وقد اقتربنا أكثر من أي وقت مضى من رؤية هذه المادة غير المرئية".
يتم نشر هذه النتائج في العدد القادم من رسائل مجلة Astrophysical Journal. يدير مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا ، هانتسفيل ، ألاسكا ، برنامج شاندرا لإدارة مهمة البعثة العلمية. يتحكم مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في العلوم وعمليات الطيران من مركز شاندرا للأشعة السينية ، كامبريدج ، ماس.
المصدر الأصلي: بيان صحفي شاندرا
