وفقًا لدراسة جديدة ، فإن المادة المظلمة ، التي يُفترض أنها تشكل حوالي ربع الكون ولكن لا يبدو أنها تتفاعل مع الضوء على الإطلاق ، يمكن أن يكون لها شحنة كهربائية صغيرة.
حتى الآن ، جعلت المادة المظلمة وجودها معروفًا فقط من خلال الجاذبية ، من خلال السحب على النجوم والمجرات. ولكن الآن ، يشير علماء الفيزياء الفلكية جوليان مونيوز وأبراهام لوب من جامعة هارفارد إلى أن جزءًا صغيرًا من جسيمات المادة المظلمة يمكن أن يكون له شحنة كهربائية صغيرة - مما يعني أن المادة المظلمة يمكن أن تتفاعل مع المادة الطبيعية من خلال القوة الكهرومغناطيسية.
إذا كان هذا صحيحًا ، فإن هذه الفكرة لن تمثل فقط خطوة كبيرة في فهم المادة المظلمة ولكنها ستشرح أيضًا لغزًا حديثًا كان مربكًا لعلماء الكون.
تبريد فضولي
في شهر فبراير ، أعلن علماء الفلك عن الكشف الأول عن إشارة مراوغة من غاز الهيدروجين من الفجر الكوني ، وهي الفترة التي تلت 180 مليون سنة بعد الانفجار الكبير عندما بدأت النجوم الأولى تتألق. في هذا الوقت ، كان غاز الهيدروجين العائم بين النجوم باردًا - أكثر برودة من خلفية الميكروويف الكونية ، والإشعاع المتبقي من الانفجار الكبير الذي يغمر الكون.
لأن الهيدروجين أكثر برودة من هذا الشفق ، يمتص الغاز الإشعاع - على وجه الخصوص ، الإشعاع بطول موجة 21 سم (8.3 بوصة). من خلال قياس امتصاص الإشعاع بواسطة الهيدروجين ، يمكن لعلماء الفلك أن يفهموا بشكل أفضل الفجر الكوني ، وهو عصر غير معروف نسبيًا للتاريخ الكوني. باستخدام هوائي راديو في غرب أستراليا يسمى تجربة الكشف عن الحقبة العالمية لتوقيع التأين (EDGES) ، تمكن فريق من علماء الفلك من اكتشاف هذا الامتصاص لأول مرة.
وقال مونيوز لـ Live Science: "هذا بحد ذاته اكتشاف علمي مذهل". لكنه أضاف أن علماء الفلك اكتشفوا أكثر من ذلك أن الهيدروجين يمتص ضعف عدد الفوتونات عما كان متوقعًا. لكي يمتص الغاز الكثير من الإشعاع ، يجب أن يكون أكثر برودة مما يعتقد العلماء.
اقترح مونيوز ولوب أن المادة المظلمة قد تكون السبب في التبريد الفضولي. في بحث نُشر في 30 مايو في مجلة Nature ، وجدوا أنه إذا كان أقل من 1 بالمائة من المادة المظلمة تحتوي على حوالي مليون جزء من الشحنة الكهربائية للإلكترون ، فإن هذه المادة المراوغة يمكن أن تسحب الحرارة من الهيدروجين - على غرار الطريقة مكعبات الثلج تبرد عصير الليمون الخاص بك. قال مونوز "الثلج هنا هو المادة المظلمة".
فكرتهم ليست جديدة تمامًا. منذ عقود ، اقترح الفيزيائيون أن جسيمات المادة المظلمة يمكن أن يكون لها شحنة كهربائية.
وهو ليس التفسير الوحيد لهذا التبريد. في ورقة 1 مارس في مجلة Nature ، اقترح رينان باركانا ، عالم الكونيات في جامعة تل أبيب في إسرائيل ، أن شكلًا أكثر عمومية من المادة المظلمة ، التي لا تحتوي بالضرورة على شحنة ، يمكن أن يبرد المادة الطبيعية ويشرح بيانات EDGES .
وقال باركانا ، الذي لم يشارك في الدراسة الحالية ، إن كلا الاقتراحين بشأن المادة المظلمة يقدمان تنبؤات مماثلة.
وقال باركانا لـ Live Science: "هذا وقت للتفاؤل الحذر والحفاظ على الانفتاح فيما يتعلق بكل من المراقبة الإذاعية والتفسير".
العشرات من الأفكار
المادة المظلمة هي مجرد واحدة من عشرات الأفكار المقترحة لشرح الشذوذ. على سبيل المثال ، بدلاً من أن يكون الغاز أكثر برودة ، قد يكون إشعاع الخلفية أكثر سخونة مما هو متوقع ، مع بعض العمليات الغريبة التي تنتج المزيد من الإشعاع الذي لم يتم حسابه بعد. أو قد تكون هناك ببساطة أخطاء في التحليل أو القياس.
في الواقع ، تعد ملاحظة EDGES هي الأولى من نوعها ، وعلى الرغم من أن الفريق أمضى عامين في التحقق من التحليل والتحقق منه مرتين ، سيحتاج الباحثون إلى المزيد من البيانات لتأكيد النتائج المحيرة.
قال ستيفن فورلانيتو ، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، الذي لم يشارك في الدراسة: "إذا كان EDGES صحيحًا ، فلا أعتقد أن هناك أي تفسير تقليدي مقنع". "أنت بحاجة حقًا للذهاب إلى أحد سيناريوهات الفيزياء غير القياسية هذه ، وفي هذه الحالة ، أعتقد أنها مفتوحة على نطاق واسع."
ومع ذلك ، فإن مونيوز جزئي في تفسير المادة المظلمة. وقال "إذا كانت EDGES صحيحة بالفعل ، فيبدو من الصعب جدًا ألا تكون هذه نتيجة مادة مظلمة".
تستعد العديد من الأدوات حول العالم بالفعل لتقديم ملاحظات أكثر تفصيلاً. على عكس EDGES ، ستتمكن بعض التجارب ، مثل التلسكوب الراديوي في جنوب إفريقيا الذي يطلق عليه عصر الهيدروجين من صفيف التأين ، من قياس مدى اختلاف الامتصاص عبر السماء. إذا كان جزء صغير من المادة المظلمة مشحونًا كهربائيًا كما يقول Muñoz و Loeb ، فسوف يخلق نمطًا مميزًا في هذا الاختلاف - مما يوفر اختبارًا رئيسيًا للمادة المظلمة المشحونة كهربائيًا.
