يقترح علماء الفلك وجود "أقزام مظلمة" - أجسام تستمد طاقتها من جسيمات المادة المظلمة، ويمكنها أن تتألق للأبد. قد يُلقي اكتشافهم الضوء على أحد أعظم ألغاز الكون.
ربما اكتشف العلماء نوعًا جديدًا تمامًا من الأجسام الكونية التي يمكن أن تقدم أدلة حيوية حول أحد أعظم ألغاز الكون: المادة المظلمة.
اقترح علماء الفيزياء الفلكية البريطانيون والأمريكيون وجود أجسام غير عادية تشبه النجوم تسمى "الأقزام المظلمة"، والتي قد تتوهج بشكل خافت بالقرب من مركز مجرة درب التبانة.
وعلى الرغم من الاسم، فإن هذه الأجسام لا تبدو مظلمة، ولكن يُعتقد أنها مدعومة بالمادة المظلمة (المادة غير المرئية التي يُعتقد أنها تشكل حوالي ربع الكون).
المسيحيون الأقزام البنيون
باستخدام نماذج نظرية، يقترح العلماء أن المادة المظلمة قد تُحاصر داخل النجوم الفتية، مما يُولّد طاقة كافية لمنعها من التبريد. قد تُحوّل هذه العملية النجوم إلى أجسام مستقرة طويلة العمر تُسمى الأقزام المظلمة.
يُعتقد أن هذه النجوم الغريبة تتشكل من الأقزام البنية، والتي تُوصف أحيانًا بـ"النجوم الفاشلة" لافتقارها إلى الكتلة اللازمة لاستمرار الاندماج النووي الذي يُغذي معظم النجوم. عادةً، تبرد الأقزام البنية تدريجيًا وتتلاشى مع مرور الوقت.
لكن إذا وُجد قزم بني في منطقة كثيفة من المادة المظلمة، مثل قرب مركز مجرة درب التبانة، فقد يحتجز جسيمات المادة المظلمة. عندما تصطدم هذه الجسيمات وتفني بعضها البعض، تُطلق دفعات من الطاقة تُسبب توهج القزم البني - ربما إلى الأبد.
دورWIMP's
يعتمد وجود هذه الأجسام على حقيقة أن المادة المظلمة تتكون من أنواع خاصة من الجسيمات تسمى WIMPs (جسيمات ضخمة تتفاعل بشكل ضعيف).
وهذه جسيمات ثقيلة لا تتفاعل مع المادة العادية إلا نادراً، ولكنها قد تفني بعضها البعض داخل النجوم، مما يوفر الطاقة اللازمة لإبقاء القزم المظلم على قيد الحياة.
ولتمييز الأقزام المظلمة عن الأجسام الأخرى ذات التوهج الضعيف مثل الأقزام البنية، يشير العلماء إلى دليل فريد من نوعه: الليثيوم.
يعتقد الباحثون أن الأقزام المظلمة ستظل تحتوي على شكل نادر من الليثيوم يسمى الليثيوم 7.
في النجوم العادية، يحترق الليثيوم-٧ بسرعة. لذا، إذا وجدتَ جسمًا يبدو كقزم بني ولكنه لا يزال يحتوي على الليثيوم-٧، فهذا مؤشر قوي على أنه شيء آخر.
يستند البحث الذي يُشير إلى وجود الأقزام المظلمة إلى مزيج من النماذج النظرية والملاحظات المُحتملة من التلسكوبات المتطورة. الفكرة المحورية هي أن المادة المظلمة - وهي المكون غير المرئي للكون، والتي تُشكل حوالي 85% من الكتلة الكلية - ليست مجرد "خلفية كونية"، بل يُمكن أن تؤثر بشكل مباشر على تطور النجوم. في حين تُعتبر الأقزام البنية العادية أجسامًا باردة وآخذة في التلاشي، فمن المُحتمل أنه بالقرب من مركز المجرة، حيث تتركز المادة المظلمة بكثافة عالية، يُمكن للأقزام البنية أن تُصبح "أقزامًا مظلمة" عن طريق التقاط الجسيمات ضعيفة التفاعل (WIMPs).
يُعتقد أن هذه الجسيمات تصطدم وتُفني بعضها البعض، مُكوّنةً مصدر طاقة داخليًا مستقلًا عن الاندماج النووي. هذا يعني أنه بدلًا من التلاشي، يُمكن للقزم المظلم الحفاظ على درجة حرارة ثابتة وإشعاع إشعاعي لمليارات السنين - وربما إلى الأبد.
إذا صحّ هذا السيناريو، فإن اكتشاف الأقزام المظلمة لن يُوسّع فهمنا لأنواع النجوم في الكون فحسب، بل سيُقدّم أيضًا دليلًا مباشرًا على طبيعة المادة المظلمة الجسيمية. بالنسبة للفيزيائيين، يُمثّل هذا نافذة تجريبية جديدة على مجالٍ دُرّس حتى الآن بشكل رئيسي من خلال الوسائل النظرية وتجارب المسرّعات. إضافةً إلى ذلك، يُمكن أن تُشكّل القياسات الدقيقة لليثيوم-7 في الأقزام المُشتبه بها مؤشرًا واضحًا لتمييزها عن الأقزام البنية العادية.
يؤكد الباحثون أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي، الذي أثبت حساسيته في رصد المجرات البعيدة والأجسام شديدة الخفّة، قد يكون الأداة لتحقيق هذا الاكتشاف. فالتركيز على المنطقة المركزية من مجرة درب التبانة، حيث تكون كثافة المادة المظلمة عالية بشكل خاص، قد يُتيح أول فرصة لاكتشاف نجوم "غريبة" تعمل بالمادة المظلمة.
إن اكتشاف قزم مظلم واحد سيكون بمثابة الدليل التجريبي الأول على أن المادة المظلمة قادرة على تغذية النجوم، مما يجعل هذه النظرية واحدة من أهم الاكتشافات في مجال الفيزياء الفلكية في القرن الحادي والعشرين.
نافذة على المادة المظلمة
وقال الدكتور جونا كرون، أحد مؤلفي الدراسة: "إن اكتشاف الأقزام المظلمة في مركز المجرة سيسمح لنا بإلقاء نظرة فريدة على الطبيعة الجسيمية للمادة المظلمة".
ويعتقد الفريق أن التلسكوبات مثل ويب قادرة بالفعل على اكتشاف الأقزام المظلمة، وخاصة عندما تركز على مركز المجرة.
هناك نهج آخر يتمثل في النظر إلى العديد من الأجسام المشابهة وتحديد ما إذا كان بعضها أقزامًا مظلمة إحصائيًا.
ويقول الباحثون إن العثور على واحد فقط من هذه الأقزام المظلمة سيكون خطوة كبيرة إلى الأمام في الكشف عن الطبيعة الحقيقية للمادة المظلمة.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
