المادة المظلمة الباردة (CDM)

يتكون الكون من نوعين على الأقل من المادة. في المقام الأول ، هناك المواد التي يمكننا اكتشافها ، والتي يسميها علماء الفلك "باريونية". يُعتقد أنها مسألة "عادية" لأنها مصنوعة من البروتونات والنيوترونات ، والتي يمكن قياسها. تشمل المسألة الباريونية النجوم والمجرات ، بالإضافة إلى جميع الكائنات التي تحتويها.

هناك أيضًا "أشياء" في الكون لا يمكن اكتشافها من خلال وسائل رصد طبيعية. ومع ذلك ، فإنه موجود لأن الفلكيين يمكنهم قياس تأثير الجاذبية على المادة الباريونية. يطلق علماء الفلك على هذه المادة "المادة المظلمة" لأنها ، حسناً ، إنها مظلمة. لا يعكس أو ينبعث الضوء. يطرح هذا الشكل الغامض من المادة بعض التحديات الرئيسية لفهم أشياء كثيرة رائعة عن الكون ، ويعود إلى البداية منذ حوالي 13.7 مليار سنة.

منذ عقود ، وجد علماء الفلك أنه لا توجد كتلة كافية في الكون لتفسير أشياء مثل دوران النجوم فيها المجرات وحركات مجموعات النجوم. تؤثر الكتلة على حركة جسم ما عبر الفضاء ، سواء كانت مجرة ​​أو نجمة أو كوكبًا. بالحكم على الطريقة التي تدور بها بعض المجرات ، على سبيل المثال ، يبدو أن هناك كتلة أكبر في مكان ما. لم يتم اكتشافه. كانت "مفقودة" بطريقة ما من المخزون الشامل الذي قاموا بتجميعه باستخدام النجوم والسدم لتعيين مجرة ​​كتلة معينة.

بدأ الباحثون في البحث بعمق أكبر لمعرفة أين ذهبت كل الكتلة المفقودة. لقد اعتبروا أنه ربما فهمنا للفيزياء ، أي النسبية العامة، كان معيبًا ، لكن أشياء أخرى كثيرة لم تضيف ما يصل. لذلك ، قرروا أنه ربما كانت الكتلة لا تزال موجودة ، ولكن ببساطة غير مرئية.

بينما لا يزال من الممكن أن نفتقد شيئًا أساسيًا في نظرياتنا عن الجاذبية ، فإن الخيار الثاني كان أكثر قبولا لدى الفيزيائيين. من هذا الوحي ولدت فكرة المادة المظلمة. هناك أدلة على الملاحظة حول المجرات ، وتشير النظريات والنماذج إلى تورط المادة المظلمة في بداية تكوين الكون. لذلك ، يعرف علماء الفلك وعلماء الكونيات أنه موجود هناك ، لكنهم لم يتوصلوا إلى معرفة بعد.

لذا ، ماذا يمكن أن تكون المادة المظلمة؟ حتى الآن ، لا يوجد سوى نظريات ونماذج. يمكن في الواقع تقسيمها إلى ثلاث مجموعات عامة: المادة المظلمة الساخنة (HDM) والمادة المظلمة الدافئة (WDM) والمادة المظلمة الباردة (CDM).

من بين الثلاثة ، كانت آلية التنمية النظيفة منذ فترة طويلة المرشح الرئيسي لماهية هذه الكتلة المفقودة في الكون. لا يزال بعض الباحثين يفضلون نظرية الجمع ، حيث توجد جوانب الأنواع المظلمة الثلاثة جميعها معًا لتشكل الكتلة المفقودة الكلية.

CDM هو نوع من المادة المظلمة التي ، إن وجدت ، تتحرك ببطء مقارنة بسرعة الضوء. يُعتقد أنه كان موجودًا في الكون منذ البداية وقد أثر على الأرجح على نمو وتطور المجرات. بالإضافة إلى تكوين النجوم الأولى. يعتقد علماء الفلك والفيزيائيون أنه على الأرجح بعض الجسيمات الغريبة التي لم يتم اكتشافها بعد. من المحتمل جدًا وجود بعض الخصائص المحددة جدًا:

يجب أن يفتقر إلى التفاعل مع القوة الكهرومغناطيسية. هذا واضح إلى حد ما لأن المادة المظلمة مظلمة. لذلك لا تتفاعل مع أو تعكس أو تشع أي نوع من الطاقة في الطيف الكهرومغناطيسي.

ومع ذلك ، فإن أي جزيء مرشح يتكون من مادة مظلمة باردة يجب أن يأخذ في الاعتبار أنه يجب أن يتفاعل مع مجال الجاذبية. ولإثبات ذلك ، لاحظ علماء الفلك أن تراكمات المادة المظلمة في عناقيد المجرات لها تأثير جاذبي على الضوء من أجسام بعيدة قد تصادف مرورها. هذا ما يسمى "تأثير عدسة الجاذبية" وقد لوحظ مرات عديدة.

في حين لا توجد مادة معروفة تلبي جميع معايير المادة المظلمة الباردة ، فقد تم تقديم ثلاث نظريات على الأقل لتفسير آلية التنمية النظيفة (إن وجدت).

• تفاعل الجزيئات الضخمة الضعيفة: المعروف أيضا باسم خصلات، هذه الجسيمات ، بحكم تعريفها ، تلبي جميع احتياجات آلية التنمية النظيفة. ومع ذلك ، لم يتم العثور على مثل هذا الجسيم على الإطلاق. أصبح WIMPs مصطلح شامل لجميع مرشحي المادة المظلمة الباردة ، بغض النظر عن سبب ظهور الجسيم.
• أكسيونات: تمتلك هذه الجسيمات (على الأقل هامشيًا) الخصائص الضرورية للمادة المظلمة ، ولكن لأسباب مختلفة ربما لا تكون الإجابة على سؤال المادة المظلمة الباردة.
• ماشوز: هذا هو اختصار ل كائنات هالو مدمجة ضخمة، وهي كائنات مثل الثقوب السوداء، عتيق النجوم النيوترونيةوالأقزام البنية و كائنات كوكبية. هذه كلها غير مضيئة وكبيرة. ولكن بسبب أحجامها الكبيرة ، من حيث الحجم والكتلة ، سيكون من السهل نسبياً اكتشافها من خلال مراقبة تفاعلات الجاذبية المحلية. هناك مشاكل مع فرضية MACHO. الحركة المرصودة للمجرات ، على سبيل المثال ، موحدة بطريقة يصعب تفسيرها إذا كانت MACHOs توفر الكتلة المفقودة. علاوة على ذلك ، تتطلب مجموعات النجوم توزيعًا متساويًا جدًا لهذه الأجسام داخل حدودها. يبدو هذا مستبعدًا جدًا. أيضا ، العدد الهائل من MACHOs التي يجب أن تكون كبيرة إلى حد ما من أجل تفسير الكتلة المفقودة.

في الوقت الحالي ، لا يوجد سر واضح لحل لغز المادة المظلمة. يواصل علماء الفلك تصميم تجارب للبحث عن هذه الجسيمات المراوغة. عندما يكتشفون ما هو وكيف يتم توزيعهم في جميع أنحاء الكون ، سيكونون قد فتحوا فصلاً آخر في فهمنا للكون.