رصيد الصورة: شاندرا
تساعد صورة جديدة التقطها مرصد شاندرا للأشعة السينية علماء الفلك على فهم تكوين المادة المظلمة في الكون. يتكون أبيل 2029 من آلاف المجرات المغطاة بسحابة من الغاز الساخن - وكتلة من المادة المظلمة تساوي مائة تريليون شمس. تُظهر بيانات الأشعة السينية أن كثافة المادة المظلمة تزداد بسلاسة على طول الطريق إلى مركز المجرة ، وهو ما يطابق تنبؤات نموذج 'المادة المظلمة الباردة'. حصل هذا النموذج على اسمه من افتراض أن جسيمات المادة المظلمة كانت تتحرك ببطء عندما تشكلت المجرات لأول مرة ، ولا تتفاعل مع المادة العادية إلا من خلال الجاذبية.
استخدم علماء الفلك مرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا لعمل أكثر المسبار تفصيلاً حتى الآن لتوزيع المادة المظلمة في مجموعة ضخمة من المجرات. تشير نتائجهم إلى أن حوالي 80 بالمائة من المادة في الكون تتكون من مادة مظلمة باردة - جسيمات دون ذرية غامضة خلفتها الكون المبكر الكثيف.
لاحظ شاندرا مجموعة من المجرات تسمى Abell 2029 تقع على بعد حوالي مليار سنة ضوئية من الأرض. يتكون العنقود من آلاف المجرات المغطاة بسحابة عملاقة من الغاز الساخن ، وكمية من المادة المظلمة تعادل أكثر من مائة تريليون شمس. في وسط هذا التجمع توجد مجرة ضخمة بيضاوية الشكل يعتقد أنها تشكلت من اندماجات العديد من المجرات الأصغر. تظهر بيانات الأشعة السينية أن كثافة المادة المظلمة تزداد بسلاسة على طول الطريق إلى المجرة المركزية للعنقود. يتفق هذا الاكتشاف مع تنبؤات نماذج المادة المظلمة الباردة ، ويتعارض مع نماذج المادة المظلمة الأخرى التي تتنبأ بتسوية كمية المادة المظلمة في مركز العنقود.
قال آرون لويس من جامعة كاليفورنيا ، إيرفين ، المؤلف الرئيسي لورقة بحثية تصف النتائج في عدد حديث من The مجلة الفيزياء الفلكية. 'لا تزال لدينا فكرة قليلة جدًا عن الطبيعة الدقيقة لهذه الجسيمات ، لكن نتائجنا تظهر أنها يجب أن تتصرف مثل المادة المظلمة الباردة.'
حصلت المادة المظلمة الباردة على اسمها من افتراض أن جسيمات المادة المظلمة كانت تتحرك ببطء عندما بدأت المجرات والعناقيد المجرية في التكون. تتفاعل جسيمات المادة المظلمة مع بعضها البعض وتتفاعل المادة 'الطبيعية' فقط من خلال الجاذبية.
يرجع نجاح علماء الفلك في وضع مثل هذه القيود الصارمة على توزيع المادة المظلمة جزئيًا إلى قدرة Chandra على إنشاء خريطة كثافة ودرجة حرارة عالية الدقة ، وجزئيًا بسبب اختيارهم للهدف. يعتبر العنقود والمجرة المركزية منتظمين بشكل غير عادي ، مع وجود القليل من علامات الاضطراب أو عدم وجودها على الإطلاق.
يتم الاحتفاظ بالغاز الساخن في الكتلة في الكتلة بشكل أساسي بواسطة جاذبية المادة المظلمة ، لذلك يتم تحديد توزيع الغاز الساخن من خلال المادة المظلمة. من خلال القياس الدقيق لتوزيع الأشعة السينية من الغاز الساخن ، تمكن علماء الفلك من إجراء أفضل قياس حتى الآن لتوزيع المادة المظلمة في المنطقة الداخلية من مجموعة المجرات.
قال David Buote ، أحد مؤلفي الورقة البحثية ، 'بينما قد يكون Abell 2029 مملًا بالنسبة للشخص العادي للنظر إليه ، فإنه لمن دواعي سروري أن يدرس علماء الفيزياء الفلكية ، لأنه يسمح بإجراء مقارنة مباشرة ودقيقة للغاية للنظرية و الملاحظة.'
وكمثال على ذلك ، فإن الملاحظات السابقة لمجموعة مجرات Hydra A التي أجراها لاري ديفيد من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في كامبريدج ، ماساتشوستس وزملاؤه وجدت نتيجة مماثلة ، لكن الدليل على النشاط المتفجر في المجرة المركزية جعل من الصعب استخلص استنتاجات محددة حول طبيعة المادة المظلمة. يوفر ملف تعريف المادة المظلمة المستنتج لـ Abell 2029 دليلًا على أن نتائج Hydra موثوقة وتأكيد مستقل مهم لتنبؤات المادة المظلمة الباردة.
شارك جون ستوك من جامعة كولورادو في بولدر أيضًا في هذا البحث. لاحظ شاندرا Abell 2029 باستخدام كاشف ACIS لمدة 5.6 ساعة في 12 أبريل 2000. ويدير مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا ، هانتسفيل ، آلا. ، برنامج شاندرا لمكتب علوم الفضاء ، مقر ناسا ، واشنطن. نورثروب غرومان من ريدوندو بيتش ، كاليفورنيا ، سابقًا TRW ، Inc. ، كانت المقاول الرئيسي لتطوير المرصد. يتحكم مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في العلوم وعمليات الطيران من مركز شاندرا للأشعة السينية في كامبريدج ، ماساتشوستس.
المصدر الأصلي: بيان شاندرا الصحفي