في سابقة من نوعها بالنسبة للبشرية، ربما تمكن العلماء أخيرًا من رؤية المادة المظلمة

منذ ما يقرب من قرن من الزمان، ظلت المادة المظلمة كامنة غير مرئية، لتشكل المجرات بينما ترفض الكشف عن نفسها. الآن، بيانات جديدة لأشعة جاما من ناساربما يكون تلسكوب فيرمي التابع لـ Fermi قد حصل على توقيعه بعيد المنال.

يعتقد عالم فلك من جامعة طوكيو أنه اكتشف الفوتونات عالية الطاقة الدقيقة التي تم التنبؤ بها عندما تصطدم جسيمات WIMP الافتراضية وتفنى، مما قد يعطي البشرية أول لمحة مباشرة عن المادة المظلمة.

القرائن المبكرة تشير إلى المادة المظلمة

في أوائل ثلاثينيات القرن العشرين، لاحظ عالم الفلك السويسري فريتز زويكي أن العديد من المجرات كانت تتحرك بسرعة أكبر بكثير من كتلتها المرئية. قاده هذا إلى اقتراح أن بنية غير مرئية – المادة المظلمة – كانت توفر قوة الجاذبية الإضافية اللازمة للحفاظ على سلامة هذه المجرات. وبعد مرور ما يقرب من قرن من الزمان، ظهرت بيانات من تلسكوب فيرمي لأشعة جاما الفضائي التابع لناسا قد يقدم أول لمحة مباشرة عن هذه المادة المخفية، مما قد يسمح للعلماء بـ “رؤية” المادة المظلمة لأول مرة.

لماذا كان من الصعب جدًا اكتشاف المادة المظلمة؟

المادة المظلمة لقد حيرت الباحثين منذ أن اقترح زويكي وجودها لأول مرة. حتى الآن، لم يتمكن العلماء من دراستها إلا بشكل غير مباشر من خلال مراقبة كيفية تأثيرها على النجوم والمجرات، مثل توليد ما يكفي من الجاذبية لمنع أنظمة المجرات من التطاير. والسبب في عدم إمكانية رؤيته بشكل مباشر هو أن جزيئاته لا تتفاعل مع القوة الكهرومغناطيسية، مما يعني أنها لا تمتص الضوء أو تعكسه أو تنبعث منه.

WIMPs والبحث عن أدلة أشعة جاما

يشتبه العديد من العلماء في أن المادة المظلمة تتكون من جسيمات ضخمة ضعيفة التفاعل، أو WIMPs. يُعتقد أن هذه الجسيمات أثقل من البروتونات وتتفاعل قليلاً مع المادة العادية. ومع ذلك، تتنبأ النظرية أنه عندما يصطدم اثنان من الجسيمات الضخمة، فإنهما يفنيان بعضهما البعض ويطلقان جسيمات نشطة، بما في ذلك فوتونات أشعة جاما.

وبسبب هذا الاحتمال، أمضى علماء الفلك سنوات في دراسة المناطق التي من المفترض أن تكون فيها المادة المظلمة أكثر وفرة، بما في ذلك مركز المجرة درب التبانة. واستخدم البروفيسور تومونوري توتاني من جامعة طوكيو ملاحظات جديدة من تلسكوب فيرمي لأشعة جاما الفضائي للبحث عن هذه الإشارات المتوقعة. وهو يعتقد الآن أنه تعرف على أشعة جاما المتوافقة مع النتائج المتوقعة لإبادة جسيمات المادة المظلمة.

تم نشر النتائج التي توصل إليها توتاني اليوم (26 نوفمبر) في مجلة مجلة علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكية.

هالة أشعة جاما بقدرة 20 جيجا فولت حول مجرة ​​درب التبانة

“لقد اكتشفنا أشعة جاما باستخدام أ الفوتون طاقة تبلغ 20 جيجا إلكترون فولت (أو 20 مليار إلكترون فولت، وهي كمية كبيرة جدًا من الطاقة) تمتد في بنية هالية باتجاه مركز مجرة ​​درب التبانة. وقال توتاني: “إن مكون انبعاث أشعة جاما يتطابق بشكل وثيق مع الشكل المتوقع من هالة المادة المظلمة”.

يُظهر المزيد من التحليل أن طيف الطاقة، أو توزيع شدة أشعة جاما، يتوافق مع المستويات المتوقعة لإبادة الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs) الافتراضية التي تبلغ كتلتها حوالي 500 مرة كتلة البروتون. إن المعدل المقدر لإبادة WIMP بناءً على سطوع أشعة جاما يتناسب أيضًا مع التوقعات النظرية المحددة.

إشارة واعدة، لكنها لا تزال قيد المراجعة

ويشير توتاني إلى أنه لا يمكن تفسير القياسات بسهولة من خلال العمليات الفلكية المعروفة الأخرى أو المصادر الشائعة لأشعة جاما. ولهذا السبب، فهو ينظر إلى البيانات على أنها مؤشر محتمل قوي لانبعاث المادة المظلمة، وهو أمر يحاول الباحثون اكتشافه منذ عقود.

يقول توتاني: “إذا كان هذا صحيحًا، على حد علمي، فستكون هذه هي المرة الأولى التي ترى فيها البشرية المادة المظلمة. وقد اتضح أن المادة المظلمة هي جسيم جديد غير مدرج في النموذج القياسي الحالي لفيزياء الجسيمات. وهذا يدل على تطور كبير في علم الفلك والفيزياء”.

الخطوات التالية نحو تأكيد الاكتشاف

وعلى الرغم من ثقته، يؤكد توتاني أن هذه النتائج يجب التحقق منها بشكل مستقل من قبل باحثين آخرين. وحتى لو تم تأكيد النتائج التي توصل إليها، فسيظل العلماء يبحثون عن مزيد من الأدلة للتأكد من أن الإشعاع الهالولي يأتي حقًا من إبادة المادة المظلمة وليس من مصدر كوني آخر.

إحدى طرق تعزيز هذه الحالة هي تحديد إشارات أشعة جاما مماثلة في أماكن أخرى ذات تركيزات كثيفة من المادة المظلمة. تعتبر المجرات القزمة داخل هالة درب التبانة مرشحة واعدة بشكل خاص. وقال توتاني: “قد يتم تحقيق ذلك بمجرد تجميع المزيد من البيانات، وإذا كان الأمر كذلك، فإنه سيوفر دليلاً أقوى على أن أشعة جاما تنشأ من المادة المظلمة”.

المرجع: “20 GeV فائض يشبه الهالة من انبعاث المجرة المنتشر وآثاره على إبادة المادة المظلمة” بقلم تومونوري توتاني، 26 نوفمبر 2025، مجلة علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكية.

تم دعم هذا العمل من خلال منحة JSPS/MEXT KAKENHI رقم 18K03692.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.