إن التقدم الحسابي الجديد يمنح العلماء رؤية أوضح لكيفية تطور هياكل المادة المظلمة.

ظلت المادة المظلمة واحدة من أكبر الألغاز في علم الكونيات لما يقرب من مائة عام، حيث شكلت الكون بينما ظلت غير مرئية وغير مفهومة بشكل جيد. تقدم الآن دراسة جديدة أجراها باحثون في معهد Perimeter أداة حسابية مصممة لتتبع تطور مرشح معين للمادة المظلمة يُعرف باسم هالات المادة المظلمة ذاتية التفاعل. ويعتقد أن هذه الهياكل الهائلة تستضيف المجرات مثل المجرة درب التبانة.

الدراسة التي نشرت في رسائل المراجعة البدنيةيوسع قدرة العلماء على استكشاف كيفية تأثير الأنواع المختلفة من تفاعلات جسيمات المادة المظلمة على نمو وسلوك الهياكل الكونية مع مرور الوقت.

يتم تعريف المادة المظلمة ذاتية التفاعل من خلال قدرة جزيئاتها على الاصطدام ببعضها البعض، في حين تبقى غير مرئية بشكل فعال للمادة الباريونية العادية، بما في ذلك البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. ولهذا السلوك عواقب مهمة على هالات المادة المظلمة، والتي يعتقد العديد من المنظرين أنها أساسية في العمليات التي تشكل المجرات وتؤدي إلى تكوين النجوم.

يقول جيمس جوريان، زميل ما بعد الدكتوراه في معهد بيريميتر: “تشكل المادة المظلمة كتلًا منتشرة نسبيًا والتي لا تزال أكثر كثافة بكثير من متوسط ​​كثافة الكون”. “تعيش مجرة ​​درب التبانة والمجرات الأخرى في هالات المادة المظلمة.”

انهيار الجاذبية الحرارية وتطور الهالة

إن تطور هالات المادة المظلمة ذاتية التفاعل محكوم بظاهرة تعرف باسم الانهيار الحراري الجاذبية. تنشأ هذه العملية من خاصية الجاذبية غير البديهية، حيث تصبح الأنظمة المرتبطة بالجاذبية أكثر سخونة وليس أكثر برودة عندما تفقد الطاقة.

ونظرًا لأن المادة المظلمة التي تتفاعل ذاتيًا يمكنها حمل الطاقة من خلال تصادمات الجسيمات، فإن تلك الطاقة تتدفق تدريجيًا إلى الخارج داخل الهالة. ونتيجة لذلك، تصبح المنطقة الوسطى ساخنة وكثيفة بشكل متزايد، مما يؤدي إلى مزيد من التغييرات في بنية الهالة مع مرور الوقت.

لرسم خريطة للهياكل التي تشكلها المادة المظلمة المتفاعلة ذاتيًا، يستخدم العلماء عادةً نهجًا واحدًا عندما تكون المادة المظلمة أقل كثافة مع تصادمات غير متكررة، ومنهجًا مختلفًا للمادة المظلمة التي تكون أكثر كثافة مع تصادمات أكثر تكرارًا – لكنهم افتقروا إلى نهج رسم الخرائط للتوصيفات البينية. قام جوريان وزميله سيمون ماي، زميل ما بعد الدكتوراه السابق في برنامج Perimeter، بتطوير كود، KISS-SIDM، وهو أسرع وأكثر دقة من الرموز السابقة التي جاءت قبله ومتاح للعامة للباحثين لاستخدامه.

الآثار المترتبة على تشكيل الثقب الأسود

إن فهم عملية الانهيار الأساسي يثير اهتمام الفيزيائيين أيضًا، لأنه قد يكون لها آثار ملحوظة على الأجسام الثقب الأسود تشكيل. لكن تفاصيل كيفية انتهاء العملية هي سؤال مفتوح في الفيزياء، وهذا الكود هو خطوة نحو الإجابة عليه.

يقول جوريان: “السؤال الأساسي هو: ما هي نقطة النهاية النهائية لهذا الانهيار؟ هذا ما نود فعله حقًا: دراسة المرحلة التي تلي تشكل ثقب أسود”.

المرجع: “الانهيار الأساسي وراء تقريب السوائل: التطور المتأخر لهالات المادة المظلمة ذاتية التفاعل” بقلم جيمس جوريان وسيمون ماي، 24 نوفمبر 2025، رسائل المراجعة البدنية.
دوى: 10.1103/2ycz-3fvv

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