كتب – رامز يوسف:
حقق فريق بحثي بقيادة الأستاذ المشارك وين ين من جامعة طوكيو متروبوليتان تقدمًا كبيرًا في البحث عن المادة المظلمة. باستخدام تقنية تحليل الطيف المتقدمة وتلسكوب ماجلان كلاي، لاحظوا المجرات البعيدة وجمعوا قياسات دقيقة للأشعة تحت الحمراء.
في 4 ساعات فقط من المراقبة، وضعوا قيودًا جديدة على العمر المحتمل للمادة المظلمة. لا تثبت نتائجهم قوة تقنيتهم فحسب، بل توسع أيضًا البحث في مناطق أقل استكشافًا من الطيف الكهرومغناطيسي.
لأكثر من قرن من الزمان، كافح علماء الكونيات مع لغز كوني غير قابل على الحل. تشير ملاحظات دوران المجرة إلى وجود كتلة أكبر بكثير مما يمكننا رؤيته مباشرة. تظل هذه الكتلة غير المرئية، المعروفة باسم “المادة المظلمة”، واحدة من أعظم ألغاز الفيزياء. لا يكمن التحدي في اكتشافها في عدم رؤيتها فحسب، بل وأيضًا في عدم اليقين المحيط بطبيعتها الأساسية.
لمعالجة هذه المشكلة، يجمع الباحثون بين النماذج النظرية وتقنيات المراقبة المتطورة لتحديد خصائص المادة المظلمة المحتملة بشكل أفضل. وفي اختراق حديث، استخدم فريق ياباني نهجًا طيفيًا مبتكرًا لتحليل الضوء من مجرتين بعيدتين، ليو 5 وتوكانا 2.
استخدم الفريق تلسكوب ماجلان كلاي الذي يبلغ طوله 6.5 متر في تشيلي لالتقاط هذا الضوء ودراسته، مع التركيز على طيف الأشعة تحت الحمراء، وهي منطقة واعدة ولكنها معقدة للكشف عن المادة المظلمة.
أسلوب جديد للكشف عن المادة المظلمة
ركز الفريق على مرشح واعد للمادة المظلمة، وهو الجسيم الشبيه بالمحور (ALP)، ودرس كيف “يتحلل” وينبعث منه الضوء تلقائيًا. تجعل النماذج النظرية الرائدة الجزء القريب من الأشعة تحت الحمراء من الطيف مكانًا واعدًا بشكل خاص للبحث. ومع ذلك، فإن الأشعة تحت الحمراء هي أيضًا جزء مزدحم ومربك من الطيف الكهرومغناطيسي. يرجع هذا إلى النطاق الواسع لمصادر الضوضاء والتداخل من مصادر أخرى. تشمل الأمثلة الضوء البروجي، والتشتت الخافت لأشعة الشمس بواسطة الغبار بين النجوم، والضوء المنبعث من الغلاف الجوي عند تسخينه بواسطة الشمس.
للتغلب على هذا، اقترحوا في عملهم السابق تقنية جديدة تستخدم حقيقة أن الإشعاع الخلفي يميل إلى تضمين نطاق أوسع من الأطوال الموجية، في حين أن الضوء الناتج عن عملية اضمحلال محددة يكون منحرفًا بقوة إلى نطاق ضيق. تمامًا كما يصبح الضوء المنسكب من المنشور باهتًا مع انتشار الألوان المختلفة بشكل أرق وأرق، فإن أحداث الاضمحلال المحصورة في نطاق ضيق تصبح أكثر حدة وأكثر حدة.
يمكن استخدام العديد من أجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء الحديثة – مثل NIRSpec على تلسكوب جيمس ويب الفضائي، وWINERED على تلسكوب ماجلان كلاي، والعديد من الأجهزة الأخرى – لتنفيذ هذه التقنية، وتحويل هذه الأجهزة بشكل فعال إلى أجهزة ممتازة لكاشفات المادة المظلمة.
بفضل دقة تكنولوجيا الفريق (WINERED)، تمكنوا من حساب كل الضوء الذي اكتشفوه في الأشعة تحت الحمراء القريبة بدقة إحصائية كبيرة. ثم استخدموا حقيقة عدم العثور على أي تحلل لتحديد الحدود العليا لتكرار أحداث التحلل هذه، أو الحد الأدنى لعمر جسيمات ALP. الحد الأدنى الجديد بالثواني هو 10 مع 25 إلى 26 صفرًا بعده، أو 10 إلى 100 مليون ضعف عمر الكون.
لا يعد الاكتشاف مهمًا فقط لأنه الحد الأكثر صرامة حتى الآن لعمر المادة المظلمة. يستخدم العمل أحدث التقنيات من علم الكون بالأشعة تحت الحمراء لمعالجة المشاكل في فيزياء الجسيمات الأساسية. وبينما تستند استنتاجاتهم إلى تحليل صارم للبيانات حتى الآن، فهناك تلميحات إلى الشذوذ أو “الزيادات” التي تقدم احتمالًا مغريًا للكشف الفعلي عن المادة المظلمة بمزيد من البيانات والمزيد من التحليل. يستمر البحث عن القطعة المفقودة من كوننا.
المصدر: scitechdaily
اقرأ أيضا:
