تنبأ باحثون في جامعة دورهام باستخدام عمليات محاكاة متقدمة بوجود العشرات من المجرات الخافتة التي تدور حول مجرة درب التبانة - وقد تتمكن التلسكوبات الجديدة قريبًا من اكتشافها.
يتوقع العلماء أن ما يصل إلى 100 مجرة غير مرئية قد تدور حول مجرة درب التبانة، وهي مختبئة خلف حدود الكشف التي لا يمكن للتكنولوجيا الحالية اكتشافها.
حقوق الصورة: Shutterstock
ربما يكون علماء الفلك على وشك اكتشاف مجموعة مجرية مفقودة منذ زمن طويل. باستخدام محاكاة فائقة الدقة ونماذج رياضية متطورة، يتوقع باحثون في جامعة دورهام أن مجرة درب التبانة قد تكون محاطة بما يصل إلى 100 مجرة تابعة لم تُكتشف بعد.
ربما فقدت هذه المجرات الخافتة وغير المرئية - والتي تُسمى "المجرات اليتيمة" - هالات المادة المظلمة، مما يجعلها شبه خفية عن التلسكوبات الحالية. ولكن مع ظهور أدوات جديدة مثل مرصد روبين، يعتقد العلماء أننا اقتربنا أخيرًا من رصدها - مما قد يؤكد نظريات كونية أساسية ويغير فهمنا للكون.
رفاق مخفيون: هل هناك المزيد من المجرات مما كنا نعتقد؟
تشير أبحاث جديدة إلى أن مجرة درب التبانة قد تكون محاطة بعدد أكبر بكثير من المجرات القمرية مما تم تحديده أو توقعه من قبل العلماء.
طوّر فريق من علماء الكونيات من جامعة دورهام بالمملكة المتحدة طريقةً جديدة تجمع بين أكثر عمليات المحاكاة الحاسوبية تفصيلًا المتاحة ونماذج رياضية متقدمة. باستخدام هذه الطريقة، حدّد الباحثون مجموعةً محتملةً من المجرات "اليتيمة" التي لم تُرصد سابقًا.
ووفقا لنتائجهم، قد يكون هناك ما بين 80 إلى 100 مجرة قمرية إضافية تدور حول مجرة درب التبانة.
إن تحديد هذه المجرات المخفية باستخدام التلسكوبات من شأنه أن يوفر أدلة قوية تدعم نموذج "لامدا المادة المظلمة الباردة" (ΛCDM) - النموذج الرائد اليوم الذي يصف بنية الكون على نطاق واسع وكيف تتشكل المجرات.
وتم عرض النتائج في المؤتمر الفلكي الوطني للجمعية الفلكية الملكية، الذي عقد هذا العام في جامعة دورهام.
المادة المظلمة وبنية الكون
يعتمد البحث الذي يقوده دورهام على نموذج ΛCDM، حيث تشكل المادة العادية - الذرات - 5% فقط من محتوى الكون، و25% هي المادة المظلمة الباردة (CDM)، و70% المتبقية هي الطاقة المظلمة.
وفقًا لهذا النموذج، تتشكل المجرات في مراكز كتل ضخمة من المادة المظلمة تُسمى الهالات. معظم المجرات في الكون مجرات قزمة، وهي في الغالب أقمار تابعة لمجرات أكبر مثل درب التبانة.
لطالما شكّل وجود هذه الأجرام الغامضة تحديًا لنموذج ΛCDM. ومن المتوقع أن يكون هناك عدد أكبر بكثير من المجرات التابعة مما اكتُشف حتى الآن، أو مما تمكنت نماذج المحاكاة من توليده.
تم تحديد المجرات القمرية "اليتيمة" في مجرة درب التبانة في التوقعات، وتم وضع علامة عليها بالحرف X.
حقوق النشر: محاكاة برج الدلو، اتحاد برج العذراء / الدكتور مارك لوفيل
المجرات الشبحية: أين توجد الأقمار المفقودة؟
تُظهر الدراسة الجديدة أن أقمار درب التبانة المفقودة هي مجرات خافتة للغاية فقدت هالاتها من المادة المظلمة بشكل شبه كامل بسبب تأثير جاذبية الهالة المركزية لمجرة درب التبانة. لا تظهر هذه المجرات "اليتيمة" في معظم عمليات المحاكاة، ولكن من المتوقع أن تبقى على قيد الحياة في الكون الحقيقي.
وباستخدام طريقتهم الجديدة، تمكن باحثو دورهام من تتبع وفرة وتوزيع وخصائص هذه المجرات اليتيمة، مما يدل على أنه ينبغي أن يكون هناك العديد من المجرات القمرية الأخرى حول مجرة درب التبانة، والتي قد تكون قابلة للاكتشاف باستخدام التلسكوبات الحديثة مثل كاميرا LSST التابعة لمرصد روبين، والتي "شهدت الضوء الأول" بالفعل.
علماء الفلك متحمسون لتداعيات هذا البحث
وقالت الدكتورة إيزابيل سانتوس سانتوس من معهد علم الكونيات الحاسوبي بجامعة دورهام، الباحثة الرئيسية:
"نحن نعلم أن هناك حوالي 60 مجرة قمرية مؤكدة تدور حول مجرة درب التبانة، ولكننا نعتقد أنه يجب أن يكون هناك العشرات من هذه المجرات الخافتة."
"إذا كانت توقعاتنا صحيحة، فإنها ستعزز نموذج ΛCDM لفهم تشكل وتطور بنية الكون."
"يستخدم علماء الفلك الرصدي توقعاتنا كنقطة مقارنة للبيانات الجديدة التي يجمعونها."
"في يوم من الأيام قد نتمكن من رؤية تلك المجرات "المفقودة" - وسيكون ذلك مثيرًا للغاية، وسيكون له آثار هائلة على فهمنا للكون."
النموذج قيد الاختبار
يُعد مفهوم ΛCDM أساسيًا لفهمنا للكون. فهو يُملي النموذج الكوني القياسي، ولكنه تعرض في السنوات الأخيرة لضغوط نتيجةً للاكتشافات الجديدة حول المجرات القزمة.
ويشير باحثو دورهام إلى أن أفضل عمليات المحاكاة الكونية المتاحة حالياً ليست دقيقة بما يكفي لتتبع مثل هذه المجرات الخافتة والصغيرة.
وتنشأ بعض المشاكل لأن عمليات المحاكاة تفقد هالات تلك المجرات، على الرغم من أنها قد تبقى على قيد الحياة في الكون الحقيقي.
دمج القوى: المحاكاة والنماذج الرياضية
قام الباحثون بدمج محاكاة الدلو الكونية - وهي الأكثر دقة على الإطلاق لهالة المادة المظلمة في مجرة درب التبانة - مع نموذج GALFORM، وهو رمز متقدم تم تطويره في دورهام والذي يصف العمليات الفيزيائية لتكوين المجرات.
وأظهرت النتائج أن هالات المادة المظلمة التي تحتوي على المجرات القمرية كانت تحيط بمجرة درب التبانة طوال معظم عمر الكون، ونتيجة لذلك تعرضت لعمليات التآكل الجاذبي.
وبحسب التوقعات الجديدة، فمن المحتمل أن يكون هناك ما بين 80 إلى 100 مجرة إضافية تدور حول مجرة درب التبانة، ولكنها غير مرئية.
أشياء صغيرة غريبة: أدلة أم مصادفات؟
تُركّز الدراسة بشكل خاص على حوالي 30 مجرة قزمة مُكتشفة حديثًا - صغيرة جدًا وخافتة. ولم يتضح بعد ما إذا كانت هذه مجرات حقيقية تحتوي على مادة مظلمة، أم مجرد عناقيد نجمية.
ووفقا للباحثين، قد يكون هذا هو أنحف عدد سكاني يمكن أن تتوقعه.
واختتم البروفيسور كارلوس فرانك من جامعة دورهام قائلاً:
"إذا تم اكتشاف هذا السكان، فسيكون ذلك بمثابة نجاح ملحوظ لنظرية ΛCDM."
سيكون هذا دليلاً واضحاً على قوة الفيزياء والرياضيات - في التنبؤ بظواهر الكون باستخدام قوانين الطبيعة والمحاكاة والنماذج - ثم اختبار هذه التنبؤات باستخدام تلسكوبات جديدة فائقة الأداء. لا يوجد في العلم ما هو أفضل من ذلك.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 2
لماذا يوجد الكثير من المجرات في الكون؟
لا يوجد شيء للأكل في الهند.
كلام فارغ.
الجميع بحاجة إلى كسب لقمة العيش وهذا أمر جيد.
حتى الآن لم يتم إثبات وجود المادة المظلمة أو الطاقة المظلمة.
حتى في مسرعات الجسيمات.