التوهج الغامض من مركز درب التبانة قد يكون مادة مظلمة: علماء الفلك

درس العلماء في جامعة جونز هوبكنز فائضًا غامضًا من أشعة جاما في مركز مجرتنا، والمعروف باسم GeV galactic center over (GCE). منذ اكتشافها عام 2009، حيرت هذه الظاهرة علماء الفلك: لماذا يتم إنتاج الكثير من الضوء عالي الطاقة في قلب مجرة ​​درب التبانة؟

هناك فرضيتان رئيسيتان تشرحان أصله. الأول هو اصطدام جسيمات المادة المظلمة، والتي عند إبادتها أو اضمحلالها، يمكن أن تنبعث منها أشعة غاما. والثاني هو نشاط النجوم النيوترونية سريعة الدوران، وهي بقايا قديمة وكثيفة من النجوم المحتضرة التي يمكنها توليد فوتونات عالية الطاقة. وإذا كانت الزيادة مرتبطة بالمادة المظلمة، فسيكون هذا أول تأكيد مباشر لوجودها. ونشرت نتائج الدراسة في المجلة رسائل المراجعة البدنية.

يقول البروفيسور جوزيف سيلك: “تهيمن المادة المظلمة على الكون وتجمع المجرات معًا. وهذا له عواقب مهمة للغاية، ونحن نبحث دائمًا عن طرق لاكتشافها. قد تكون أشعة جاما، وخاصة الضوء الزائد في مركز مجرتنا، أول دليل لدينا”.

ساعدت أجهزة الكمبيوتر العملاقة

استخدم الفريق عمليات محاكاة حاسوبية عملاقة لرسم خريطة لتوزيع المادة المظلمة في درب التبانة. وعلى عكس المحاولات السابقة، أخذت عمليات المحاكاة هذه في الاعتبار التاريخ الكامل لتكوين المجرات. في السابق، كانت مجرة ​​درب التبانة تمتص بنشاط المجرات الصغيرة التي تحتوي على المادة المظلمة. ومع تركز هذه الجسيمات في المركز، زاد احتمال اصطدامها، وهو ما قد يفسر إشارة أشعة جاما المرصودة.

أظهرت عمليات المحاكاة أن تصادمات جسيمات المادة المظلمة تنتج أشعة جاما بكثافة وطيف يطابقان تلك التي رصدها تلسكوب فيرمي لأشعة جاما الفضائي. يتشابه الضوء الصادر من النجوم النيوترونية، لكن مطابقة النموذج بدقة تتطلب عددًا أكبر مما تم ملاحظته بالفعل. وهذا يجعل المادة المظلمة مصدرًا أكثر احتمالًا.

تفاصيل المحاكاة والملاحظات الحقيقية

ولم يأخذ الباحثون في الاعتبار فقط البنية الحالية للمجرة، ولكن أيضًا التاريخ المبكر للتفاعلات مع الأنظمة المجرية الأخرى.

يوضح المؤلفون: «عندما قمنا بتضمين اصطدامات أكثر واقعية للجسيمات وتوزيعها المركزي، بدأ النموذج في مطابقة ملاحظات أشعة غاما الحقيقية».

لقد مكنت أجهزة الكمبيوتر العملاقة من رؤية كيف تختلف شدة أشعة جاما اعتمادًا على كثافة المادة المظلمة وتاريخ الاصطدامات. وهذا يساعد على فهم أن الإشارة ليست عشوائية، ولكنها مرتبطة بشكل منهجي بتوزيع الكتلة في المجرة.

ولتأكيد الفرضية، ينتظر العلماء عملية الإطلاق شعرية شيرينكوف التلسكوبات (CTAs) قادرة على اكتشاف أشعة جاما بدقة عالية. ستبدأ CTA عملياتها في أواخر عام 2026 وستكون قادرة على فصل الإشارات من النجوم النيوترونية وجسيمات المادة المظلمة، مما قد يؤدي إلى حل لغز طويل الأمد.

ويضيف سيلك: “من الممكن أن تؤكد البيانات الجديدة نظرية واحدة، أو سنكتشف لغزًا أكبر”.

لماذا هذا مهم

تشكل المادة المظلمة حوالي 85% من الكتلة الإجمالية للكون، ولكن حتى الآن لم يتم تأكيدها إلا بشكل غير مباشر. وإذا ارتبطت أشعة جاما بالفعل بجزيئاتها، فإنها ستفتح طريقة جديدة لدراسة بنية المجرات وتكوين النجوم وسلوك المادة في الظروف القاسية.

تعمل كل خريطة ومحاكاة جديدة على تضييق نطاق المصادر المحتملة للضوء الغامض، مما يجعل العلم أقرب إلى الاكتشاف الذي طال انتظاره.