الانفجار الكبير الثاني؟
هل يمكن للانفجار الكبير الثاني أن يفسر وجود المادة المظلمة؟
This is an automatic translation. Read the original
المادة المظلمة
ما هي المادة المظلمة أصلاً؟ المادة المظلمة هي مادة غير مرئية تعمل على ربط الهياكل الكبيرة معًا مثل المجرات وتبقي الشبكة الكونية معًا، ويبدو أنها تتأثر فقط بالجاذبية وهي غامضة للغاية. إنها تشكل حوالي 27% من المادة في الكون بينما تشكل المادة 5% فقط، ومع ذلك، حتى مع عشرات عمليات البحث، لم يتم العثور على أي علامات للكشف عن المادة المظلمة، مما دفعنا إلى الاعتقاد بأن الجاذبية فقط هي التي يمكن أن تؤثر عليها.
اكتشاف المادة المظلمة
بينما لم يعثر أحد على المادة المظلمة بالفعل، لا بد أن أحدًا اكتشف وجودها. أليس كذلك؟
حسنًا، بدأ الأمر مع عالم فلك سويسري يُدعى فريتز زويكي الذي استمر في صياغة مصطلح "dunkle materie" وهو المادة المظلمة باللغة الألمانية. نشر ورقة بحثية عام 1933 عن حادثة غريبة. كانت هناك مجموعة من المجرات تسمى مجموعة كوما تحتوي على مجرات تتحرك بسرعة كبيرة مما يعني أنه كان يجب عليها الهروب منها، لكنها بقيت معًا على أي حال. أدرك الدكتور زويكي أنه قد تكون هناك مادة غريبة غير مرئية تربط العنقود معًا، على الرغم من أنه لم يكن لديه ما يكفي من الأدلة لجعلها نظرية معروفة على نطاق واسع.
في وقت لاحق في السبعينيات، لاحظت عالمة الفلك الأمريكية فيرا روبين أن النجوم الموجودة على أطراف المجرات الحلزونية يجب أن تكون قد انطلقت إلى الفضاء الشاسع بسبب الحركة الدورانية للمجرة، مما يعني أن المجرات الحلزونية لا ينبغي أن تكون موجودة على الإطلاق. يشير هذا إلى وجود نوع من المادة التي تحافظ على تماسك المجرة، ولكن لم يكن أي منها مرئيًا، لذلك قررت أن هذه لا بد أن تكون مادة زويكي المظلمة، التي تجمع المجرات وعناقيد المجرات معًا.
كان هذا الدليل واضحًا جدًا لدرجة أنه أصبح الآن مقبولًا على نطاق واسع من قبل المجتمع العلمي، على الرغم من أنه لا يزال من غير الواضح ما هو عليه في الواقع.
مهم ملاحظة:
قبل أن نواصل، من المهم الإشارة إلى أن المادة المظلمة ليست نفس الطاقة المظلمة. الطاقة المظلمة هي القوة الغامضة التي تجعل الكون يتوسع، في حين أن المادة المظلمة هي ما يحافظ على تماسك الهياكل الكبيرة مثل المجرات.
والعودة إلى مقال:
الانفجار الكبير المظلم
لقد ظل الفيزيائيون يبحثون عن المادة المظلمة لأكثر من 40 عامًا، ولكن دون جدوى. لقد قاموا بإجراء تجارب بحثًا عن الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل، أو اختصارًا WIMPs. ويأمل العلماء أنه في حالة وجود هذه الجسيمات، فإنها ستتفاعل مع القوة النووية الضعيفة بالإضافة إلى الجاذبية، مما يعني أنها ستتفاعل مع النوى الذرية. ما يفعله الفيزيائيون هو مراقبة أحواض من سائل كثيف للغاية، على أمل رؤية وميض من جسيم المادة المظلمة يصطدم بنواة إحدى الذرات.
ومع ذلك، لم يثبت هذا أي نتائج حتى الآن تقترح أن المادة المظلمة لا تتأثر بالقوة النووية الضعيفة، والتي يسميها بعض الفيزيائيين "سيناريو الكابوس" لأن الجاذبية تؤثر بشكل ضئيل جدًا على الأشياء على هذا النطاق الصغير.
تعتقد كاثرين فريز أن مفتاح العثور على المادة المظلمة هو فهم أصولها. اقترح فريز ومارتن وينكلر في فبراير 2023 أنه ربما كان هناك انفجار كبير آخر، بعد أسابيع قليلة من "الانفجار الكبير الساخن" التقليدي، واصفين هذا بـ "الانفجار الكبير المظلم"، والذي ربما يكون قد أدى إلى ولادة جسيمات المادة المظلمة التي تشكل ما يقرب من ثلث الكون اليوم. يقول فريز.
في عام 1949، كان العلماء في البداية متشككين في فكرة الانفجار الكبير، ولكن في عام 1964 اكتشفوا الخلفية الكونية الميكروية، أو CMB باختصار، والتي يمكن تفسيرها فقط بالانفجار الكبير. ويأمل فريز في العثور على نوع مشابه من همهمة الخلفية المكونة من موجات الجاذبية بدلاً من ذلك، مما يعطي دليلاً على وجودها.
كما ترى، تقترح حسابات فريز ووينكلر أن هناك ثلاثة احتمالات مختلفة لانفجار كبير مظلم، كل منها يحتوي على جسيمات مختلفة، على الرغم من أن كل ذلك يجب أن يحدث خلال شهر تقريبًا من الانفجار الكبير الساخن حتى لا يؤثر على خلق الكون بطريقة مختلفة عما نراه اليوم.
"عليك أن تكون متأكدًا تمامًا من أنك لا تعبث بالتطور القياسي لعلم الكونيات." - كاثرين فريز
- إن الانفجار الأعظم المظلم الأول هو انفجار مفاجئ ينتج عنه "فقاعات" كبيرة متوسعة تطلق الطاقة أثناء تصادمها. ستكون الفقاعات نشطة للغاية بحيث يمكن أن تصل كتلتها إلى 10 تريليون مرة كتلة البروتون، ولهذا السبب أطلق فريز ووينكلر اسم "Darkzillas"، على اسم الوحش الياباني الوهمي "غودزيلا".
- إذا كان الانفجار الكبير المظلم عملية أكثر تدريجية، فإن الجسيمات التي سيتم إنتاجها ستكون أخف وزنًا، وستكون الجسيمات ضعيفة التفاعل (WIMPs) التي يبحث عنها الكثير من العلماء، والتي سيكون لها قوى طبيعية خاصة بها، مثل الكهرومغناطيسية المظلمة. تصنع فوتونات مظلمة.
- ومع ذلك، إذا كانت هذه القوى المظلمة غير موجودة في الحل التدريجي، فسيتبقى لديك جسيمات المادة المظلمة هذه التي لا تستطيع موازنة طاقتها مما يجعلها تبتلع بعضها البعض أثناء اصطدامها.
بالطبع، هذه ليست سوى بعض احتمالات الانفجار الكبير المظلم، ومع ذلك لا يزال من غير الواضح أين توجد الطاقة اللازمة لذلك. سينشأ انفجار كبير مظلم.
ولكن ما علاقة هذا بموجات الجاذبية؟ يقول ويل فريز إن الفقاعات المتصادمة ستترك تموجات جاذبية في الزمكان تعرف باسم موجات الجاذبية، على غرار الإشعاع CMB الناتج عن الانفجار الأعظم الساخن. ومن الممكن في الواقع أن نكون قد اكتشفنا هذه الموجات بالفعل، حيث أننا قمنا برصدها منذ عام 2016 ووجدنا أكثر من مائة منها. عادة ما تكون ناجمة عن اصطدام أجسام كثيفة مثل الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية، ولكن هناك نوع من الطنين في الخلفية الذي من المرجح أن ينتج عن اصطدام ثقوب سوداء بعيدة، ولكن يمكن أن يكون أيضًا إشارات لانفجار كبير مظلم.
"إن مقاييس [الطاقة] التي نتحدث عنها للانفجار الأعظم المظلم مثالية لاصطدامات الفقاعات التي من شأنها أن تعطيك [هذه] الإشارات." يقول الدكتور فريز
سواء كانت هذه النظرية ستصمد أمام اختبار الزمن أو سيتم دحضها، يستمر البحث للعثور على دليل على أنه كان هناك بالفعل انفجار كبير مظلم.
الحقيقة يمكن العثور عليها دائمًا في البساطة، وليس في تعدد الأشياء وارتباكها. - إسحاق نيوتن
المصادر:
صورة الغلاف: https://scitechdaily.com/images/Dark-Big-Bang-Comparison-scaled.jpg
مصدر المعلومات 1: نيوساينتست 11 نوفمبر 2023: https://www.newscientist.com/issue/3464/
مصدر المعلومات 2: https://science.nasa.
