بقلم يوري سمرينوڤ ، جامعة جنوب الدنمارك
٣١ يناير ٢٠١٩
المترجم : أبو طه/ عدنان أحمد الحاجي
المقالة رقم ٤٣ لسنة ٢٠١٩
التصنيف علوم الكونيات
Juri Smirnov, University of Southern Denmark
January 31, 2019
لقد كان العلماء يبحثون عن "المادة المظلمة" - وهي مادة غير معروفة وغير مرئية يعتقد أنها تشكل الغالبية العظمى من المادة في الكون - منذ قرن تقريبًا. والسبب في هذا الإصرار هو أن المادة المظلمة ضرورية لتفسير حقيقة أن المجرات لا تخضع للقوانين الأساسية للفيزياء. ومع ذلك ، بقيت عمليات البحث عن المادة المظلمة غير ناجحة.
 |
| تكتل الطلقة |
لكن هناك مقاربات أخرى لمعرفة لماذا تتصرف المجرات بطريقة غريبة. تبين دراستنا الجديدة ، المنشورة في مجلة علم الكونيات والجسيمات الفلكية (١) ، أنه من خلال تعديل قوانين الجاذبية على المقاييس الهائلة للمجرات ، قد لا نحتاج في الواقع إلى مادة مظلمة بعد كل شيء.
اكتشف عالم الفلك السويسري فريتز زويكديسكيد في الثلاثينات من القرن الماضي أن السرعات في عناقيد clusters ( تكتلات) المجرات عالية للغاية بحيث لا يمكن أن تفسر كم من المادة يمكننا رؤيته. ظاهرة مماثلة وصفتها عدة فرق من علماء الفلك، مثل فيرا روبيناند كينت فورد ، عندما درسوا حركة النجوم عند الأطراف (الحواف) البعيدة لمجرة الأندروميدا.
وكان من المتوقع أن تقل سرعات النجوم البعيدة عن مركز المجرة هذه ، حيث إنها تتعرض لقوة جاذبية أقل. وهذا لأنه ، وفقاً لقانون الحركة الثاني لنيوتن ، قوة الجاذبية على مادة تتحرك في مدار يمكن ان يُساوي حاصل ضرب كتلته في تسارعه (وهو ما له علاقة بالسرعة).
ومع ذلك ، أظهرت القياسات أنه لا يوجد مثل هذا الانخفاض في السرعات مع المسافة. ًوهذا دفع العلماء إلى الاعتقاد بأنه يجب أن تكون هناك بعض المادة غير المرئية لإحداث قوة جاذبية أقوى وحركة نجمية أسرع. وفي العقود الماضية ، أشار عدد لا يحصى من المجسات الأخرى لأنظمة الجاذبية بنطاقات طويلة جداً إلى نفس المسألة.
 |
| منحنى دوران مجرة المثلث الحلزونية Messier Triangulum |
ما وراء المادة المظلمة
يظل لغز المادة المظلمة هو التحدي الأقصى للفيزياء الأساسية الحديثة (٢). السؤال الجوهري هو ما إذا كانت في الواقع كتلة المصدر مفقودة ، كنوع جديد من المادة ، أو ما إذا كان قانون الجاذبية يختلف ببساطة في مقاييس الطول الهائل.
على الرغم من أن الخيار الأول يبدو مغريًا جدًا ، إلا أننا لم نعثر على أي مادة مظلمة في الواقع. أيضا ، في حين تم اختبار قوانين الجاذبية بشكل جيد داخل النظام الشمسي ، يجب على المرء توخي الحذر في استقراء ذلك إلى قياسات هي على الأقل أكبر بمليار مرة (٣) .
إحدى المحاولات المعروفة جيداً للتخلص من الحاجة إلى المادة المظلمة هي "الديناميكيات النيوتينية المعدلة" (MOND) ، التي تشير إلى أن قانون نيوتن للجاذبية يصبح غير منتظم عندما تكون قوة الجاذبية ضعيفة للغاية - كما هو الحال في المناطق الخارجية للمجرة. لكن هذه النظرية ، على الرغم من أنها ناجحة في العديد من النواحي ، لم تجتز الاختبارات الصارمة كنموذجنا المعياري للكونيات ، والذي يتضمن المادة المظلمة (٤).
المشكلة الرئيسية هي أن الـ MOND لا يمكنها تفسير مسألة الكتلة المفقودة في المجرات وعناقيد clusters (تكتلات) المجرات في نفس الوقت. وهناك جدل قوي أخر ضد الـ MOND يقوم على مراقبة تكتلات المجرات المتصادمة ، حيث تمر كل نجوم المجرات من خلال (تخترق) بعضها البعض ، لكن سُحُب الغازات تلتصق ببعضها البعض وتبقى في الخلف. مثال مشهور هو تكتل الطلقة Bullet Cluster (٥، ٦)، الذي يتكون من تكتلتين متصادمتين. تشير المراقبات إلى أن المادة المظلمة تتبع النجوم في هذه الأحداث ، التي لها كتلة إجمالية أقل من سحب الغاز. لا تستطيع MOND تفسير سبب ذلك.
فقاعات الفضاء
شرعنا في تعديل قوانين الجاذبية بطريقة مختلفة. مقاربتنا افترضت أن ظاهرة تعرف باسم فرز ڤاينشتاين Vainshtein هي فاعلة (٧). هذا يشير إلى أن كل جسم كثيف ومضغوط بما فيه الكفاية في الفضاء يولد فقاعة sphere غير مرئية حوله تحدد كيف تتصرف قوانين الفيزياء مع المسافة المتزايدة. هذه الفقاعة sphere هو مفهوم نظري يساعدنا على فهم الفرق بين المقاييس الصغيرة والكبيرة ، بدلاً من غشاء membrane مادي فعلي.
وفقاً لنظريتنا ، ضمن هذه الفقاعة ، فإن قوانين الجاذبية النيوتونية العادية التي نراها في نظامنا الشمسي تلتصق بالأجسام المتفاعلة مع الجسم الضخم في المركز. خارج الفقاعة ، تقترح النظرية أن القوة الجاذبة من قبل الجسم المركزي يمكن أن تُقوى بشكل كبير - على الرغم من عدم وجود كتلة أكبر.
حجم الفقاعة سيكون متناسبًا مع كتلة الجسم المركزي. على سبيل المثال ، هذه الفقاعة sphere في هذا المجرة نصف قطرها بضعة آلاف من السنين الضوئية - وهي مسافة نمطية لوحظت عليها علامات المادة المظلمة - فإن الفقاعة الخاصة بشمسنا سيكون نصف قطرها ٥٠ ألف وحدة فلكية (الوحدة الفلكية كهذه هي المسافة بين الشمس والأرض). ولكن ، حافة النظام الشمسي ليست إلا سوى ٥٠ وحدة فلكية. بعبارة أخرى ، لا توجد أجسام يمكننا رصدها بذلك البعد عن الشمس لاختبار ما إذا كانت الشمس لها تأثير جاذبي مختلف عليها مما لها على الأرض. فقط مراقبة أنظمة كاملة بعيدة جداً تسمح لنا بذلك.
التأثير المثير للدهشة هو أن حجم الفقاعة النيوتونية يزداد مع الكتلة المتضمَنة بطريقة معينة. وهذا يعني أن قانون الجاذبية يتغير على مقاييس طول مختلفة في المجرات وتكتلات المجرات على التوالي ، وبالتالي يمكن أن يفسر المادة المظلمة الظاهرة في كلا النظامين في وقت واحد. هذا غير ممكن باستخدام MOND. وعلاوة على ذلك ، فإنه يتماشى مع ملاحظة تكتل الطلقة Bullet Clustre ذلك لأن السحب الغازية التي تُركت في الخلف في التصادم ليست مضغوطة بما يكفي لتوليد فقاعة sphere حولها - وهذا يعني أن المادة المظلمة الظاهرة بارزة فقط حول النجوم الأكثر تكتلاً compact . ال MOND لا تميز بين النجوم وسحب الغاز.
سراب عدسة الجاذبية حول مجرة. N
ولدهشتنا الكبيرة ، سمحت لنا نظريتنا بتفسير السرعات النجمية في المجرات بشكل أفضل بكثير من نظيرتها النسبية العامة لأينشتاين (٨) مما يسمح بوجود مادة مظلمة. لذلك قد يكون هناك في الواقع مادة مظلمة أقل غموضاً مما نعتقد - وربما لا بوجد شيء على الإطلاق.
نحن نخطط لمزيد من التحقيق في هذه الظاهرة المثيرة للاهتمام. والتي قد تكون مسؤولة عن التقلب الكبير في حركة المجرة ، والتي نقوم بجمع المزيد من الأدلة عليها (٩).
أي جسم ضخم يُحني المكان والزمان حوله ، وفقًا للنسبية العامة. ونتيجة لذلك ، تأخذ الأشعة الضوئية لفةً واضحةً حول الجسم بدلاً من السير في خط مستقيم - وهو تأثير يطلق عليه عدسة الجاذبية (١١.١٠). اختبار مثير للاهتمام للغاية لاكتشافنا سيكون مراقبة احراف الجاذبية الدقيق للضوء من قبل المجرات الفردية ، وإن كانت صعبة القياس. تتنبأ نظريتنا بانحراف ضوء أقوى للمجرات الأكثر تكتلاً جدا ، لذلك ، من المثير ، أنه يمكن أن يتم إثبات خطئها أو تأكيدها في يوم من الأيام بمثل هذا القياس.
مصادر من داخل وخارج النص
١-https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2018/12/009/meta
٢-https://theconversation.com/cern-large-hadron-collider-replacement-plans-unveiled-heres-what-it-could-discover-109983
٣-http://adsabs.harvard.edu/doi/10.1086/161130
٤-https://theconversation.com/dance-of-galaxies-challenges-current-thinking-on-cosmology-91097
٥-https://arstechnica.com/science/2017/09/science-in-progress-did-the-bullet-cluster-withstand-scrutiny/
٦-https://ar.m.wikipedia.org/wiki/تجمع_الطلقة
٧-https://en.m.wikipedia.org/wiki/Massive_gravity
٨-https://www.space.com/40958-einstein-general-relativity-test-distant-galaxy.html
٩- https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/836/2/152/meta
١٠-https://ar.m.wikipedia.org/wiki/عدسة_الجاذبية
١١-https://theconversation.com/method-to-weigh-galaxy-clusters-could-help-us-understand-mysterious-dark-matter-structures-85023
المصدر الرئيسي:
https://www.google.com/amp/s/theconversation.com/amp/dark-matter-may-not-actually-exist-and-our-alternative-theory-can-be-put-to-the-test-110238
للمواضيع المترجمة السابقة يرجى زيارة المدونة على صفحتنا على الإنترنت على هذا العنوان؛
https://sites.google.com/view/adnan-alhajji
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق