كتب – رامز يوسف”
تشير دراسة نظرية جديدة إلى أن المادة المظلمة غير المرئية في الكون قد تدور في كتل دوارة تتخللها دوامات صغيرة لا حصر لها.
تقدم النتائج، التي نُشرت في مجلة “فيزيكال ريفيو دي”، منظورًا جديدًا للسلوك الغريب للمادة المظلمة “فائقة الخفة” – وهي مادة افتراضية مكونة من جسيمات أولية خفيفة للغاية.
في الدراسة الجديدة، استكشف الفيزيائيون ما يحدث عندما تدور هالة من المادة المظلمة – وهو أمر طبيعي متوقع في المجرات الحقيقية، التي عادةً ما تدور أثناء تطورها. بناءً على نمذجتهم النظرية وعمليات المحاكاة التفصيلية، وجد الباحثون أن هذه المادة الغريبة يمكن أن تتصرف كسائل فائق، مكونةً أنوية مستقرة دوارة مترابطة بشبكات دوامية تشبه إلى حد كبير تلك التي شوهدت في التجارب المعملية.
نوع خاص من المادة المظلمة
على عكس النظرة التقليدية للمادة المظلمة كسحابة من الجسيمات الثقيلة بطيئة الحركة بدون بنية داخلية، يركز البحث الجديد على المادة المظلمة المكونة من جسيمات أخف من جزء من مليون من كتلة الإلكترون. قد لا تطفو هذه الجسيمات بشكل سلبي في الفضاء؛ إذا تفاعلت بشكل طفيف مع بعضها البعض من خلال قوة تنافر، فيمكنها أن تتصرف كسائل كمي.
يسمح هذا السلوك السائل بتكوين “الانعزالات” – وهي هياكل متراصة ومتماسكة، حيث يتوازن شد الجاذبية نحو الداخل مع ضغط خارجي ناتج عن التفاعلات الذاتية.
قال فيليب براكس، عالم الفيزياء النظرية في جامعة باريس-ساكلاي والمؤلف المشارك في الدراسة: “الانعزالات هي حلول كلاسيكية لمعادلات الحركة. وهي تتوافق مع التوازن الهيدروستاتيكي، حيث تتوازن قوة الجاذبية الجاذبة مع التفاعل الذاتي للجسيمات الطاردة، تمامًا مثل الشمس، التي هي أيضًا في حالة توازن هيدروستاتيكي”.
يمكن أن تتراوح أحجام هذه الانعزالات من حجم النجوم إلى حجم مجرات كاملة، اعتمادًا على الكتلة المجهولة لجسيم المادة المظلمة. وفي الحالات الأكبر، يمكن أن تساعد في تفسير سبب ظهور مراكز المجرات بكثافة أقل من المادة المظلمة مما كان متوقعًا – وهي مسألة طال أمدها في علم الكونيات.
من السحب الدوارة إلى شبكات الدوامات
أجرى الباحثون محاكاة لما يحدث عندما تدور سحب هذه المادة المظلمة غير العادية. وكانت النتيجة مفاجئة: فبدلاً من الدوران بسلاسة كإعصار أو كرة صلبة، طوّرت الموجات المنعزلة شبكة داخلية من الدوامات المجهرية.
قال باتريك فالاجياس، الباحث المشارك في الدراسة من جامعة باريس-ساكلاي: “عندما تكون الظروف الأولية تسمح بدوران سحابة المادة المظلمة، فإن النتيجة النهائية هي موجة منعزلة دوارة في مركز الهالة المنهارة”. يُظهر هذا الانعزال شكلاً مفلطحًا مُحاذيًا لمحور الدوران الابتدائي، ويُظهر دورانًا لجسم صلب مدعومًا بدوامات مُكممة.
هذه الدوامات ليست كالرياح الدوامية أو الدوامات المائية. بل تُشبه خطوط الدوامات المُكممة التي تظهر في الموائع الفائقة مثل الهيليوم السائل، حيث لا يدور السائل ككل، بل عبر مجموعة من الخيوط الدوارة المُنفصلة. في مركز كل دوامة، تنخفض كثافة المادة المظلمة إلى الصفر، ومعًا، تصطف الدوامات في نمط منتظم يشبه الشبكة.
قال فالاجياس: “تُظهر عمليات المحاكاة التي أجريناها أن خطوط الدوامات هذه مُحاذيةً للزخم الزاوي الكلي وتتبع مدارات دائرية داخل الانعزال. لا يُشبه الدوران رياحًا هادئة، بل يُشبه حزمة من الأعاصير المجهرية المُرتبة في نمط بلوري”.
إحدى الأفكار المُثيرة للاهتمام التي طرحها الباحثون هي ما إذا كانت لهذه الهياكل الدوامية الصغيرة آثار على مقاييس أكبر بكثير. على وجه الخصوص، تكهّنوا بأن بعض خطوط الدوامات قد تمتد إلى ما وراء هالة واحدة، رابطةً المجرات عبر خيوط الشبكة الكونية الشاسعة – وهي خيوط المادة المظلمة العملاقة التي تُشكّل بنية الكون واسعة النطاق.
وأشار براكس إلى أنه “في هذه المرحلة، تُعدّ فكرة أن بعض خطوط الدوامات هذه قد تصل بين هالات مختلفة عبر خيوط الشبكة الكونية مجرد فرضية”. إذا صحّ ذلك، فقد يعني أن التأثيرات الكمومية في المادة المظلمة تؤثر بشكل طفيف على كيفية اصطفاف المجرات وحركتها داخلها.
سيكون رصد هذه الهياكل الدوامية تحديًا. ولأن المادة المظلمة لا تُصدر أو تمتص الضوء، لا يمكن للعلماء استنتاج وجودها إلا من خلال تأثيرها التجاذبي على المادة المرئية كالنجوم والغاز.
ومع ذلك، قد تكون هناك طرقٌ لرصد آثارها. يقول براكس: “ترتبط هذه الدوامات بانخفاضات في كثافة المادة المظلمة. وبالتالي، فإنها تُضفي سماتٍ مميزةً على الجهد التجاذبي، ما قد يؤثر على مدارات النجوم أو سحب الغاز في مجراتٍ مثل درب التبانة”.
في سيناريوهات أكثر تخمينًا، إذا تفاعلت المادة المظلمة، ولو بشكلٍ ضعيف، مع المادة العادية أو الضوء، فقد تترك الدوامات بصماتٍ أكثر مباشرة – ولكن في الوقت الحالي، لا يزال هذا السؤال مفتوحًا.
المصدر: Live Science
اقرأ أيضا:
