رقصة الضوء: كيف تكشف النجوم المزدوجة أسرار الكون الخفي

يُعتقد أن معظم المادة في الكون هي مادة مظلمة — شيء غامض لا يصدر ضوءًا. أظهرت عالمة الفلك فيرا روبين وجودها لأول مرة بشكل مقنع في سبعينيات القرن الماضي، أثناء دراسة دوران المجرات. منذ ذلك الحين، يبحث العلماء عن جسيمات مرشحة يمكن أن تشكلها. أحد أخف هذه المرشحات وأكثرها مراوغة هو الأكسيون، الذي يتفاعل مع المادة العادية بشكل ضعيف جدًا لدرجة يمكن تشبيهه بنسمة هواء خفيفة تلامس شبكة عنكبوت بالكاد تهتز. إذا كانت الأكسيونات تملأ هالة مجرتنا، فلا بد أن تؤثر بشكل طفيف على الضوء الذي يمر عبرها.

تشبه النجوم الثنائية المتقاربة راقصَين يدوران في رقصة هادئة. أحدهما يضيء بشدة، وينعكس ضوؤه على ملابس الآخر، مما يخلق وميضًا خافتًا. من خلال مراقبة هذا الوميض المتزامن مع الحركات، يمكننا معرفة الكثير عن الراقصين. وبالمثل، يتشتت ضوء نجم ساخن أزرق على الإلكترونات الحرة في الغلاف الجوي لرفيقه الأبرد، مما يولد إشارة استقطابية دقيقة—تتغير شدتها مع الإيقاع المداري. كانت نظرية هذا التشتت قد طورها العالم سابرامانيان تشاندراسيخار في منتصف القرن الماضي. وإذا كان الفضاء مليئًا بحقل أكسيوني، فإنه يعمل كوسيط غير مرئي يدير مستوى الاستقطاب قليلاً. يتراكب هذا الدوران مع رقصة الضوء المعتادة، مضيفًا نغمات جانبية—كما لو أن رقصة الهادئة انضم إليها رنين جرس بعيد خافت.

لعزل هذه الإشارة الضعيفة، يستخدم علماء الفلك أدوات عالية الدقة—مستقطبات تعمل وفق مبدأ الاستقطاب الطيفي: حيث يُقسم الضوء إلى ألوانه المنفردة، ويُقاس دوران الاستقطاب لكل لون. تتيح هذه التقنية رصد أدنى انحرافات عن النمط المتوقع. ولا تشمل الأرصاد النجوم المفردة الساطعة المحتوية على الهيدروجين فحسب، بل أيضًا مجموعات كاملة تتألف من عشرات النجوم الثنائية. يشبه هذا شبكات التلسكوبات الراديوية التي ترصد الإشارات المنتظمة من النجوم النابضة — وهي نجوم نيوترونية سريعة الدوران اكتشفتها العالمة جوسلين بيل بورنيل عام 1967. بجمع بيانات من أزواج عديدة، يأمل العلماء في استخلاص الإسهام "الأرضي" المشترك لحقل الأكسيونات، بعد تنقيته من التشويش العشوائي. إذا نجح هذا، فقد يقدم هذا النهج أول دليل مباشر على وجود المادة المظلمة الأكسيونية، مما سيكون طفرة في الفيزياء خارج إطار النموذج القياسي.