أضعف نظام التعلم الآلي، الذي درس موقع وطاقة فوتونات أشعة غاما، حجة رئيسية تدعم تفسير النجوم النابضة. لا تثبت الدراسة أن المادة المظلمة هي مصدر الإشعاع، لكنها تُظهر أنه من السابق لأوانه استبعاد هذا الاحتمال.
قد يكون ذلك التوهج الغامض لأشعة جاما في المركز درب التبانة لا يزال ذلك ينبع منالمادة المظلمةدراسة جديدة، تستند إلى التعلم الالي وأظهرت أكثر من مليون عملية محاكاة أنه لا يزال من السابق لأوانه استبعاد هذا الاحتمال.
أعاد فريق دولي من الباحثين بقيادة علماء من جامعة فيينا ومختبر لورانس بيركلي الوطني فحص الإشعاع المعروف باسم "الإشعاع الزائد".مركز المجرة"– فائض مركز المجرة، أو GCE اختصارًا. وهو عبارة عن توهج خافت، شبه كروي، لأشعة جاما، يمتد لآلاف السنين الضوئية حول مركز مجرة درب التبانة.
منذ اكتشافها، يحاول علماء الفيزياء الفلكية معرفة ما يُنتجها. أحد التفسيرات هو الفناء المتبادل لجسيمات المادة المظلمة - وهي عملية افتراضية يلتقي فيها جسيمان، ويختفيان، ويتحول جزء من كتلتهما إلى طاقة، بما في ذلك أشعة غاما.
ثمة تفسير بديل يتمثل في أن المنطقة المركزية للمجرة تحتوي على عدد كبير من النجوم النابضة من أجزاء من الثانية. هذه النجوم النيوترونية تدور هذه النجوم مئات المرات في الثانية، فتُصدر حزمًا من الإشعاع. وإذا كانت خافتة وبعيدة بما يكفي، فقد لا تتمكن التلسكوبات من رصد كل نجم على حدة، وسيظهر إشعاعها المُجتمع على شكل توهج مُنتشر.
لم يتم إثبات أي من التفسيرين حتى الآن.
منطقة مزدحمة وصاخبة مع إشعاع جاما
يصعب تفسير هذه الإشارة بشكل خاص لأن مركز مجرة درب التبانة يُعدّ من أكثر المناطق كثافةً وإشراقًا في سماء أشعة غاما. وتضم هذه المنطقة العديد من مصادر الإشعاع، وسحب الغاز، وبقايا المستعرات العظمى، والنجوم، والأجرام السماوية المدمجة.
لتحديد الفائض، يحتاج الباحثون أولاً إلى تقدير الإشعاع المتوقع من جميع المصادر الأخرى. أي خطأ في نموذج الخلفية قد يؤثر على شكل وقوة الإشارة المتبقية.
وأوضح فلوريان ليست من جامعة فيينا، أحد مؤلفي الدراسة، أن "تفسير الإشارة صعب بشكل خاص لأن مركز المجرة منطقة ساطعة وكثيفة بشكل غير عادي في سماء أشعة جاما".
دعمت التحليلات الإحصائية السابقة في كثير من الأحيان تفسيراً للمصادر النقطية غير القابلة للرصد، بما في ذلك النجوم النابضة. ومع ذلك، استندت بعض هذه التحليلات بشكل أساسي إلى موقع فوتونات أشعة غاما في السماء، دون استغلال كامل للمعلومات المتعلقة بطاقة كل فوتون.
قام التعلم الآلي بدراسة كل من الموقع والطاقة
للتغلب على هذا القيد، طور الباحثون طريقة استدلال تعتمد على الشبكة العصبية. وقاموا بتدريبها باستخدام أكثر من مليون محاكاة لسماء أشعة غاما، والتي تضمنت نماذج مختلفة للخلفية والمصادر المحتملة للزيادة.
قام النموذج بتحليل موقع كل فوتون وطاقته في آن واحد. وتضيف الطاقة معلومات مهمة لأن المصادر المختلفة قد تُنتج توزيعات مختلفة للفوتونات عبر طيف أشعة غاما.
باستخدام عمليات المحاكاة، تمكن الباحثون من فحص كيف ستبدو الإشارة إذا نشأت من إشعاع منتشر وسلس نسبيًا، كما هو متوقع من فناء جسيمات المادة المظلمة، وكيف ستبدو إذا نشأت من مجموعة من مصادر نقطية خافتة.
أدى إضافة معلومات حول طاقة الفوتون إلى تغيير النتيجة بشكل ملحوظ.
إذا كانت هذه نجوم نابضة، فلا بد أن يكون هناك عدد كبير جداً منها.
أشارت دراسات سابقة إلى أن هذا التوهج قد يُعزى إلى بضع مئات إلى بضعة آلاف من النجوم النابضة التي لا تُرى بشكل فردي. لكن التحليل الجديد يُظهر أن هذه المصادر النقطية يجب أن تكون أقل سطوعًا بكثير.
إذا كان هذا الفائض ناتجًا بالفعل عن النجوم النابضة، فسيتطلب الأمر أكثر من 35,000 نجم نابض بمستوى ثقة 90%. ويُقدّر النموذج المتوسط عدداً أكبر من ذلك، إذ يقترب من 100,000 مصدر في مركز المجرة.
مع ضعف كل مصدر، يصبح من الصعب إحصائياً التمييز بين عدد هائل من المصادر الضعيفة وإشعاع متجانس ومنتشر. في الحالة القصوى، ينتج كل مصدر في المتوسط عدداً ضئيلاً جداً من الفوتونات، وتشبه الصورة الإجمالية الإشعاع المتوقع من فناء المادة المظلمة.
"يُظهر تحليلنا أن المصادر يجب أن تكون خافتة للغاية لدرجة أنه يكاد يكون من المستحيل تمييزها عن الإشعاع المتوقع من المادة المظلمة ذاتية الفناء"، كما قال نيكولاس رود من مختبر لورانس بيركلي الوطني.
لا يعني هذا عدم وجود مثل هذه المجموعة من النجوم النابضة. ومع ذلك، يتطلب التفسير وجود عدد أكبر بكثير من الأجرام الخافتة مما افترضته بعض الدراسات السابقة.
لم يتم اكتشاف المادة المظلمة.
لا تُعد هذه النتائج دليلاً مباشراً على وجود المادة المظلمة في مركز مجرة درب التبانة، كما أنها لا تثبت أن الزيادة ناتجة عن فناء جسيماتها.
كما أنها لا تثبت خطأ تفسير النجوم النابضة. فمن المحتمل وجود عدد كبير من النجوم النابضة الخافتة في مركز المجرة لم يتم اكتشافها بعد. إضافةً إلى ذلك، تعتمد النتيجة على دقة النماذج المستخدمة لوصف الإشعاع الخلفي المعقد في المنطقة.
تُضعف الدراسة بشكل أساسي حجة سابقة: وهي أن البنية غير المنتظمة للإشعاع تشير بالضرورة إلى عدد قليل نسبيًا من المصادر النقطية، وبالتالي تتعارض مع إمكانية الإشعاع المنتشر من المادة المظلمة.
في النموذج الأساسي الذي يتناسب بشكل أفضل مع البيانات، كان الفائض متسقًا إلى حد كبير مع الانبعاث المنتشر من النوع المتوقع في سيناريو إفناء المادة المظلمة.
قال ليست: "يُعدّ أصل الزيادة في مركز المجرة أحد أطول النقاشات في الفيزياء الفلكية. لا تُظهر دراستنا أن المادة المظلمة مسؤولة عن الإشارة، لكنها تُشير إلى أنه لا يزال من السابق لأوانه استبعاد هذا الاحتمال."
من المتوقع أن يستمر النقاش.
ستكون هناك حاجة إلى مزيد من المعلومات للبتّ في التفسيرات المحتملة. من شأن الرصد المباشر لعدد كبير من النجوم النابضة في مركز المجرة أن يعزز التفسير الفيزيائي الفلكي. في المقابل، قد يؤدي رصد إشارة ذات خصائص مماثلة في مجرات أخرى أو في أجسام غنية بالمادة المظلمة ولكنها فقيرة بالنجوم النابضة إلى تعزيز فرضية المادة المظلمة.
يمكن أن تؤدي النماذج المحسنة للإشعاع الخلفي، والملاحظات الأطول، وأساليب التعلم الآلي التي تجمع بين المعلومات المكانية والطيفية إلى تقليل عدم اليقين.
حتى الآن، لا يزال توهج أشعة غاما في مركز مجرة درب التبانة لغزاً محيراً. الدراسة الجديدة لا تحل هذا اللغز، لكنها تعيد المادة المظلمة إلى صلب النقاش.
שאלות ותשובות
ما هو الفائض في مركز المجرة؟
هذا توهج أشعة جاما تم رصده في المنطقة المحيطة بمركز مجرة درب التبانة، خارج نطاق الإشعاع المتوقع من النماذج التقليدية لمصادر أشعة جاما والخلفية المجرية.
كيف يمكن للمادة المظلمة أن تُنتج أشعة غاما؟
في بعض النماذج، تُعتبر جسيمات المادة المظلمة جسيمات مضادة لها. فعندما يلتقي جسيمان، قد يفني أحدهما الآخر، مُنتجًا جسيمات وإشعاعات، بما في ذلك أشعة غاما. ولم تُرصد هذه العملية بشكل مباشر حتى الآن.
ما هي النجوم النابضة ذات النبضات الميلي ثانية؟
هذه نجوم نيوترونية كثيفة تدور بسرعة فائقة، تصل أحيانًا إلى مئات المرات في الثانية. ويمكنها أن تُصدر أشعة غاما، وقد يظهر عدد كبير منها كمصدر إشعاع منتشر.
هل أثبتت الدراسة أن المادة المظلمة تقع في مركز مجرة درب التبانة؟
لا. أظهرت الدراسة أن البيانات لا تزال متسقة مع إمكانية وجود إشعاع المادة المظلمة، ولكن يمكن أن يفسرها أيضًا وجود عدد كبير جدًا من النجوم النابضة الخافتة.
ما الذي أضافه التعلم الآلي؟
قام النظام بتحليل كل من موقع الفوتونات وطاقتها، بعد تدريبه على أكثر من مليون محاكاة. وقد أتاح ذلك إجراء مقارنة أكثر شمولاً بين الإشعاع المنتشر ومجموعات المصادر النقطية.
كم عدد النجوم النابضة اللازمة لتفسير هذا التوهج؟
بحسب التحليل، يتطلب الأمر أكثر من 35 ألف مصدر بمستوى ثقة 90%. ويُقدّر النموذج في المتوسط بنحو مئة ألف مصدر.
المقال العلمي
تاريخ نشر المقال: 12 يونيو 2026
بالنسبة للمقال العلمي: فتح المقال العلمي
المزيد عن هذا الموضوع على موقع العلوم
- تلسكوب جيمس ويب الفضائي يرصد مجرة قديمة شبه عديمة الدوران
- قد يفسر اصطدام سحابتي ماجلان الحركة غير العادية للمجرة القزمة
- تم اكتشاف "مجرة شبحية" تتكون من 99% من المادة المظلمة على بعد 300 مليون سنة ضوئية
- لماذا تبتعد المجرات القريبة عنا: العلماء يحلون أخيراً لغزاً دام خمسين عاماً
- مجموعة مجرات في بداية الكون: اكتشف تلسكوب جيمس ويب وتلسكوب تشاندرا غازًا ساخنًا في وقت أبكر مما كان متوقعًا
