يشير بحث جديد إلى أن الثقب الأسود الهائل الموجود في قلب مجرة درب التبانة هو في الواقع كتلة ضخمة ومضغوطة من المادة المظلمة.
ويقول العلماء إن هذا التكتل سيمارس نفس تأثيرات الجاذبية المنسوبة حاليًا إلى مجرة درب التبانة فائقة الكتلة. الثقب الأسود, القوس أ* (القوس أ*). يتضمن ذلك الرقص العنيف والسريع النجوم تجري أحداثها في مركز المجرة، حيث تتسابق ما يسمى بـ “النجوم S” حول القلب المضغوط لمجرتنا بسرعات تصل إلى 67 مليون ميل في الساعة (30 ألف كيلومتر في الثانية). للسياق، هذا حوالي 10٪ من سرعة الضوء. هذا المادة المظلمة ويقول الفريق إن هذا التجمع قد يفسر أيضًا مدارات الأجسام المغطاة بالغبار، أو “مصادر G” الموجودة في مركز المجرة.
يقول فريق البحث إنه من المفترض أن تكون المادة المظلمة الفيرميونية قادرة على تشكيل هيكل يتكون من نواة مدمجة فائقة الكثافة ذات كتلة كبيرة لدرجة أنها تحاكي ثقبًا أسود فائق الكتلة بكتلة تعادل 4.6 مليون شمس. سيكون هذا اللب محاطًا بهالة واسعة ومنتشرة تمتد إلى ما هو أبعد من المادة المرئية للكون درب التبانة – ولكن العمل ككيان واحد موحد. هذا هو الهيكل الذي لا يمكن لوصفات أخرى للمادة المظلمة أن تكرره.
“نحن لا نستبدل الثقب الأسود بجسم مظلم فحسب، بل نقترح أن يكون الجسم المركزي فائق الكتلة وهالة المادة المظلمة للمجرة مظهرين لنفس المادة المستمرة،” قال عضو الفريق كارلوس أرغيليس، من معهد الفيزياء الفلكية لابلاتا، قال في بيان.
الرؤية هي الإيمان… ولكن ماذا نرى؟
تعتمد النظرية، التي اقترحها أرغويليس وزملاؤه، بقوة على الملاحظات التي أجرتها مهمة تتبع النجوم التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية غايا، والتي تم إصدارها كجزء من انخفاض البيانات الثالث للمشروع في يونيو 2022.
سمحت جايا للفريق برسم خريطة دقيقة لدوران ومدار النجوم والغاز في الهالة الخارجية لمجرة درب التبانة، مما كشف عن تباطؤ منحنى دوران مجرتنا: ما يسمى بالانحدار الكبليري. يعتقد هذا الفريق أن تراجع كيبلر يمكن تفسيره من خلال الهالة الخارجية المنتشرة التي رأوها، والتي تعد عاملاً في نموذجهم والتي، كما نعلم الآن، تضيف دعمًا للنموذج الفرميوني للمادة المظلمة.
في النموذج القياسي لعلم الكونيات، المعروف أيضًا باسم نموذج لامبدا للمادة المظلمة الباردة (LCDM) (أفضل وصف لدينا للكون)، تعتبر المادة المظلمة “باردة”، مما يعني أن جسيماتها تتحرك بسرعات أبطأ بكثير من سرعة الكون. سرعة الضوء.
تشكل المادة المظلمة الباردة ذيل هالة ممتد يكافح من أجل تفسير التباطؤ الذي لاحظه جايا. من ناحية أخرى، يتنبأ النموذج الفرميوني بوجود ذيل هالة أكثر إحكامًا وإحكامًا، مما قد يتسبب في تراجع كيبلر. تذكر، في نموذج Sgr A*، المادة المظلمة في قلب درب التبانة ليست متصلة في بنية واحدة بالهالة الخارجية، وبالتالي فإن هذا الذيل غير موجود في هذا النموذج.
وقال أرغويليس: “هذه هي المرة الأولى التي ينجح فيها نموذج المادة المظلمة في سد هذه المقاييس المختلفة إلى حد كبير ومدارات الأجسام المختلفة، بما في ذلك منحنى الدوران الحديث وبيانات النجوم المركزية”.
حتى الان جيدة جدا. يبدو أن النظرية القائلة بأن مجرتنا قد تحتوي على كتلة من المادة المظلمة بدلاً من ثقب أسود في مركزها ذات مصداقية إلى حد ما. ومع ذلك، يوجد فيل كتلته 4.6 مليون كتلة شمسية في الغرفة: وهي صورة Sgr A* التي تم التقاطها بواسطة تلسكوب أفق الحدث (EHT) وتم الكشف عنها للجمهور في مايو 2022. ومع ذلك، يقول الفريق إن نموذج المادة المظلمة الفرميونية يمكن أن يفسر ذلك.
قبل التعمق في هذا التفسير، يجدر بنا أن نأخذ بعين الاعتبار ما نراه بالفعل عندما ننظر إلى صورة EHT لما نفترض جميعًا حاليًا أنه Sgr A*.
الحلقة الذهبية المتوهجة في هذه الصورة هي في الواقع مادة شديدة السخونة تدور حول كل ما يكمن في قلب مجرة درب التبانة. ما نراه في الواقع في هذه الصورة ليس ثقبًا أسود على الإطلاق، وهذا أمر مفهوم لأن الثقوب السوداء محاطة بسطح يحبس الضوء يسمى أفق الحدث؛ لا توجد طريقة نستطيع أن نفعل ذلك مباشرة انظر الرسام أ*. لكن ما يمكننا رؤيته هو الظل الذي يلقيه الثقب الأسود.
ومع ذلك، في عام 2024، أثبت الباحثون أن نواة كثيفة من المادة المظلمة الفيرميونية يمكن أن تلقي بظلال مشابهة لتلك التي تظهر في صورة EHT. سيكون اللب غير مرئي مثل الثقب الأسود لأن المادة المظلمة لا تتفاعل مع الضوء.
وقالت قائدة الفريق فالنتينا كريسبي من معهد الفيزياء الفلكية لابلاتا: “هذه نقطة محورية”. “لا يشرح نموذجنا مدارات النجوم ودوران المجرة فحسب، بل يتوافق أيضًا مع صورة “ظل الثقب الأسود” الشهيرة. يمكن لنواة المادة المظلمة الكثيفة أن تحاكي الظل لأنها تحني الضوء بقوة، مما يخلق ظلامًا مركزيًا محاطًا بحلقة مشرقة.”
على الرغم من أن الفريق قد أجرى مقارنة إحصائية بين نموذج المادة المظلمة والنموذج المقبول للثقب الأسود الهائل في قلب مجرة درب التبانة، وكان الأول قادرًا على تكرار سلوك النجوم S ومصادر G وبنية مجرتنا وظل الثقب الأسود، إلا أن الباحثين يؤكدون أنه بالتأكيد لا يزال الوقت مبكرًا لهذه النظرية.
يضع بحث الفريق خارطة طريق للملاحظات المستقبلية باستخدام تلسكوب كبير جداً (VLT) للبحث عن حلقات الفوتون في قلب مجرة درب التبانة، والتي ستكون موجودة بالنسبة للقوس A*، ولكنها غائبة إذا كان الجسم المركزي المهيمن في مجرتنا عبارة عن كتلة كثيفة من المادة المظلمة.
من الواضح أن الرامي A* ليس مستعدًا للتخلي عن عرشه في قلب مجرة درب التبانة لصالح المادة المظلمة حتى الآن.
تم نشر بحث الفريق في 5 فبراير في المجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية (MNRAS).
التعليقات