علماء يكشفون سر التوهج الغامض بمركز مجرة درب التبانة

يتوهج مركز مجرة درب التبانة بشكل غامض، وبالتأكيد يوجد مجموعة كاملة من النجوم هناك، إلى جانب ثقب أسود تبلغ كتلته 4 ملايين ضعف كتلة الشمس، لكن مع طرح الضوء من كل ذلك، تظل المنطقة مغمورة بإشعاع غائم زائد وغامض.
ويطلق عليه اسم مركز المجرة GeV Excess (GCE)، وحير العلماء منذ اكتشافه من قبل الفيزيائيين ليزا جودينو ودان هوبر، في عام 2009.
وقال الفيزيائي ماتيا دي مورو، من المعهد الوطني للفيزياء النووية في إيطاليا، إن تحليله يشير إلى المادة المظلمة باعتبارها الجاني في GCE طُرح هذا أولا كتفسير من قبل جودينو وهوبر.
اقرأ أيضا| شاهد صورًا «مذهلة» لمجرة درب التبانة.. استغرق تجميعها 12 عاماً
ويُعرف أن هناك كتلة غامضة مسؤولة عن تأثيرات الجاذبية، التي لا يمكن تفسيرها بالأشياء التي يمكننا اكتشافها مباشرة وهي المادة الطبيعية مثل النجوم والغبار والغاز والمجرات.
وعلى سبيل المثال، تدور المجرات أسرع بكثير مما ينبغي إذا كانت تتأثر جاذبيتها بالمادة الطبيعية فيها؛ وتعد عدسة الجاذبية - انحناء الزمكان حول الأجسام الضخمة - أقوى بكثير مما ينبغي أن تكون، وكل ما يخلق هذه الجاذبية الإضافية هو أبعد من قدرتنا على الكشف مباشرة.
ونحن نعرف المادة المظلمة فقط من خلال تأثير الجاذبية على الأجسام الأخرى، وهناك الكثير منها هناك، وما يقرب من 80٪ من كل مادة في الكون هي مادة مظلمة، على الرغم من أننا لا نستطيع رؤية قصاصة منها.
واقترح الباحثون أنه إذا اصطدمت جسيمات معينة من المادة المظلمة تسمى WIMPS "جزيئات ضخمة متفاعلة بشكل ضعيف" وجسيماتها المضادة، فإنها ستفني بعضها البعض، وتنفجر في وابل من الجسيمات الأخرى، بما في ذلك فوتونات أشعة غاما، وقالوا إن هذا التفسير يناسب البيانات بشكل مدهش. ولم يقتنع الفيزيائيون الآخرون، حتى أن أحدهم وصف التفسير بأنه "مهتز".
وفي عام 2018، اقترح فريق آخر من العلماء أن النجوم الميتة القديمة جدا والتي تسمى النجوم النابضة، يمكن أن تسبب الفائض. وهذا أمر معقول، لأن مركز المجرة مزدحم ومغبر وحيوي للغاية - سيكون من السهل جدا تفويت نجم أو عدة نجوم.
ووجدت الدراسات الحديثة أيضا أن توزيع GCE ليس سلسا - كما تتوقع من فناء المادة المظلمة - ولكنه نوعا ما متكتل ومرقط، وهو ما فسره فريق النجم النابض على أنه متوافق مع مصادر النقاط، مثل النجوم.
ثم جاء فريق آخر وأصدر قرارا بأن إشعاع "غاما" الرقيق يمكن أن ينتج عن المادة المظلمة، ما أعادها إلى الطاولة، ومع ذلك، أنشأ المزيد من الباحثين سلسلة من النماذج الشاملة لمركز المجرة مع إبادة المادة المظلمة باستخدام مجموعة من الكتل عبر الأنظمة الأكثر بحثا، ووجدوا أن WIMPs من غير المرجح أن تكون سبب GCE.
وتقارن دراسة دي ماورو البيانات من تلسكوب فيرمي على مدى السنوات ال 11 الماضية، مع قياسات الحالات الشاذة الفلكية الأخرى التي سجلها كاشف "باميلا" للأشعة الكونية على متن القمر الصناعي Resurs-DK رقم 1 وتجربة Alpha Magnetic Spectrometer على متن محطة الفضاء الدولية.
على وجه الخصوص، تستخدم الدراسة أكبر مجموعة من البيانات من "فيرمي"، التي جُمعت خلال العام الماضي، وتقلل من عدم اليقين الناتج عن إشعاع الخلفية.
وقال دي ماورو إن هذا قد وفر معلومات حول التوزيع المكاني لGCE، يمكن أن تساعد في استبعاد التفسيرات المختلفة.
وأوضح: "إذا كان الفائض، على سبيل المثال، ناتجا عن التفاعل بين الأشعة الكونية والذرات، فإننا نتوقع أن نلاحظ توزيعها المكاني الأكبر عند طاقات أقل، وانتشارها المنخفض عند طاقات أعلى بسبب انتشار الجسيمات الكونية. دراستي، من ناحية أخرى، تؤكد كيف أن التوزيع المكاني للزيادة لا يتغير كدالة للطاقة".
وقال إن هذا لم يُلاحظ من قبل، ويمكن تفسيره بالمادة المظلمة، لأننا نعتقد أن جسيمات المادة المظلمة يجب أن يكون لها طاقات مماثلة.
وتابع: "يُظهر التحليل بوضوح أن الزيادة في أشعة غاما تتركز في مركز المجرة، وهو بالضبط ما نتوقع العثور عليه في قلب مجرة درب التبانة إذا كانت المادة المظلمة في الواقع نوعا جديدا من الجسيمات".
وفي ورقة ما قبل الطباعة الثانية، حاول دي مورو وزميله مارتن وولفغانغ وينكلر، من جامعة ستوكهولم في السويد، البحث عن فائض أشعة غاما في المجرات الكروية القزمة القريبة. ولم يعثرا على شيء، لكن هذا الاكتشاف الفارغ مكّن من فرض قيود على كتلة جسيم المادة المظلمة. وقالا إن هذه القيود متوافقة مع GCE.
فهل هذا يعني أن المادة المظلمة هي التي تسبب GCE؟، لا - وبالوقت نفسه لا يمكننا القول أن المادة المظلمة لا تسبب ذلك أيضا، وفي الأساس، كل شيء محير كما كان من قبل، وسنحتاج إلى بعض العلوم الرائعة "والكثير من الملاحظات، على الأرجح" حتى نبدأ في حلها.