اكتشاف مجرة ثالثة بلا مادة مظلمة يثير لغزاً كونياً

تتكون معظم المجرات من مواد لا يمكن رؤيتها تُعرف بالمادة المظلمة، التي تلعب دورًا حاسمًا في تشكلها. لكن اكتشاف المجرة NGC 1052-DF9، الواقعة على بعد 67 مليون سنة ضوئية، يمثل تحديًا لهذه النظريات؛ فهي المجرة الثالثة التي لا تظهر أي دليل على وجود المادة المظلمة، مما يثير تساؤلات جوهرية حول كيفية نشأة المجرات وتطورها.

ما هي المادة المظلمة ولماذا هي مهمة؟

المادة المظلمة هي مادة غامضة لا يمكن رؤيتها أو اكتشافها مباشرة، لكن وجودها يُستدل عليه من تأثيراتها الجاذبية على المادة العادية في الكون. تُشكل هذه المادة حوالي 85% من إجمالي كتلة الكون، وتفوق المادة العادية بنسبة تقريبية 5 إلى 1.

نعلم بوجودها لأنه بمجرد أن نحسب كل المادة العادية، أو الباريونية، في الكون – بما في ذلك النجوم والكواكب والمجرات والثقوب السوداء والغبار والغاز – لا تزال الكتلة المرئية غير كافية لتفسير الجاذبية التي نلاحظها. ولأن معظم المجرات تقع داخل تجمعات عملاقة من المادة المظلمة تُعرف باسم الهالات، بما في ذلك مجرتنا درب التبانة، يعتقد العلماء أنها تلعب دورًا مهمًا في تشكل المجرات.

لغز المجرات الخالية من المادة المظلمة

يمثل وجود مجرات خالية من المادة المظلمة تحديًا كبيرًا للنماذج الكونية الحالية التي تفترض دورها المحوري في تشكل المجرات. بدأت هذه الظاهرة بالظهور مع اكتشاف المجرتين DF2 و DF4، اللتين أظهرتا خصائص غير متوقعة.

لذلك، عندما ظهرت DF2 في ورقة بحثية عام 2018 بقيادة عالم الفيزياء الفلكية بيتر فان دوكوم من جامعة ييل، وبدت وكأنها تحتوي على مادة مظلمة أقل بكثير مما كان متوقعًا، ذهل الفلكيون. قد تكون مجرة واحدة شذوذًا أو خللًا، لكن اكتشاف DF4 بنفس الخصائص وفي نفس الزاوية الصغيرة من الفضاء أثار تساؤلات أعمق حول هذه الظاهرة الغريبة.

سلسلة المجرات الغامضة

كشفت الأبحاث اللاحقة أن المجرتين DF2 و DF4 ليستا معزولتين، بل هما جزء من سلسلة تضم حوالي اثنتي عشرة مجرة مرتبة في تشكيل خطي ضيق. هذا الاكتشاف دفع العلماء إلى التكهن بأن مجرات أخرى ضمن هذه السلسلة قد تفتقر أيضًا إلى المادة المظلمة.

في عام 2022، كشف فان دوكوم وزملاؤه بمن فيهم كايم عن هذه السلسلة، مما عزز الفرضية بأن هذه المجرات قد تكون مرتبطة بحدث تشكّل فريد. برزت DF9 كأقرب تطابق لـ DF2 و DF4 من حيث الحجم والسطوع والتجمع النجمي، مما جعلها الهدف المثالي للاختبار.

كيف يمكن أن تتشكل مجرات بلا مادة مظلمة؟

يعتقد الباحثون أن هذه المجرات الفريدة قد تكونت نتيجة لعملية عنيفة وغير مسبوقة، مثل حدث يُسمى "تصادم القزم الرصاصي"، الذي يفصل المادة العادية عن المادة المظلمة. توفر هذه النظرية تفسيرًا محتملاً لغياب المادة المظلمة في هذه الأجرام الكونية.

تخيل مجرتين قزمتين تتجهان رأسًا برأس نحو بعضهما البعض في الفضاء؛ عند الاصطدام، تمر النجوم وهالات المادة المظلمة عبر بعضها البعض دون تفاعل كبير. ومع ذلك، تصطدم سحب الغاز داخل كل مجرة وتتوقف، لتتخلف عن الركب بعد فترة طويلة من مرور المجرات.

الآن لديك منطقة غنية بالمادة العادية ولكنها فقيرة نسبيًا بالمادة المظلمة، ووفقًا لمحاكاة الفريق، يمكن أن تتجمع هذه الغازات لتشكل نجومًا، والتي بدورها قد تتجمع بعد ذلك في مجرات صغيرة خالية من المادة المظلمة. هذا الاكتشاف يقدم أدلة دامغة على أن المادة المظلمة تتصرف كمادة فيزيائية وليست تأثير نظرية بديلة للجاذبية.

لماذا يهمّك أن تعرف؟

يساعد فهم هذه الظواهر الكونية على توسيع مداركنا حول طبيعة الكون والمكونات الأساسية التي تشكله. كما يسهم في تطوير النظريات العلمية واختبار حدود معرفتنا الحالية بالفيزياء الفلكية.