المادة المظلمة التي تتفاعل مع نفسها تستطيع حل لغز المجرة

من الممكن أن تُفسَّر المادة المظلمة _التي تفوق كتلتها كل مادة مرئية في الكون_ لو كان بمقدورها التفاعل مع نفسها بفعل قوة غير مرئية.
ألقِ نظرة على أي صورة لمجرة، وستلاحظ أن مركزها هو الأكثر سطوعًا. يتوقع علماء الفلك أن يكون دوران الأجرام في مركز المجرة أسرع من تلك التي تقع على أطرافها؛ لوجود نسبة ضوء كبيرة بالإضافة إلى تمركز الكتلة هناك.

في بدايات القرن العشرين، تفاجأ علماء الفلك بملاحظة أن النجوم على أطراف المجرات تبدو وكأنها تدور بذات سرعة النجوم الداخلية. مما يشير إلى وجود مادة لا تدركها العين أُطلق عليها اسم (المادة المظلمة) يقترح النموذج القياسي أنها جزيئات ضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs).



عرضت رسوم بيانية _لبحث جديد أجري على انحناءات دوران المجرات_ السرعات المدارية للنجوم مقابل مسافاتها من مركز المجرة، وأظهرت أن الأمر قد لا يكون بالسهولة التي نتوقعها.
لا تتشابه كل انحناءات الدوران؛ فقبل أن تصل إلى هضبة معينة، بعضها يرتفع تدريجيًا وبعضها الآخر يرتفع بسرعة. على الرغم من عدم التوصل لدليل مباشر على وجود هذه الجزيئات بعد مرور عقود من البحث المستمر، إلا أن نماذج الجزيئات الضخمة ضعيفة التفاعل تكافح من أجل الوصول إلى تفسير. لهذا بدأ (أيوكي كامادا) من جامعة كاليفورنيا، ريفيرسايد وزملاؤه بالبحث عن بديل.
تفحص الفريق ثلاثين مجرة لها منحنيات دوران غريبة، وتوصلوا إلى أنهم يستطيعون الحصول على تفسير أفضل باستخدام نوع مختلف من المادة المظلمة، كنوع من التفاعل الذاتي. هذه الجزيئات تقوم بعمل مشابه لجزيئات المادة الاعتيادية كالبروتونات، التي تتفاعل مع بعضها عن طريق القوة الكهرومغناطيسية.
يقول (مانوج كابلينجات) من جامعة كاليفورنيا، إيرفين: »إنه تعديل بسيط جدًا، لكنه في الواقع مناسب بشكل مدهش«.



عندما تتشكل المجرات، تسقط المادة المظلمة الباردة إلى المركز بينما تتدفق المادة المظلمة الساخنة باتجاه الحافات الخارجية للمجرة. لكن في حال تفاعلت المادة المظلمة مع نفسها، فإن الجزيئات ستتبادل الطاقة وينتهي بها الحال بدرجات حرارة مماثلة، مثل جزيئات الهواء في غرفة. في بعض الحالات، تسخن جزيئات المادة المظلمة الباردة في المركز وتتدفق باتجاه الحافات الخارجية مقللة من هيمنة المادة المظلمة، مما يفسر انحناءات الدوران التي ترتفع تدريجيًا.



(ستيسي ماجوه) في جامعة (كيس ويستيرن ريفيرس) في أوهايو، ناقد لنماذج المادة المظلمة القياسية، وهو يعتقد أن جميع البدائل تستحق الاكتشاف، لكنه يقول إن إضافة قوًى لا مرئية لجزيئات لامرئية أيضًا، يُعقد الصورة دون داع لذلك. يُعلق ستيسي: »هذه الحالة تنطبق على ما يدعوه فلاسفة العلماء (فرضية إضافية فوق فرضية إضافية أخرى) هي بالفعل مسألة محددة جدًا ونحن نُحمّلها أكثر مما تحتمل«. التفسير المفضل لماجواه هو تعديل الديناميكا النيوتنية (MOND) وهي نظرية لا تضيف مادة غير مرئية، لكنها تعدل طريقة فهمنا للجاذبية.
لا يُستبعد أن نحصل على إجابة تكشف لنا ماهية المادة المظلمة بأي من الطرق السابقة.