المجرات القزمة تتحدى المادة المظلمة

‹›

في الماضي البعيد، بعد الانفجار العظيم، تشكلت مليارات المجرات. في النصف الأول من القرن العشرين، لاحظ الفلكي فريتز زويكي أن عناقيد المجرات تتحرك بسرعة كبيرة جداً، وافترض وجود كتلة غير مرئية، ولاحقاً أثبتت فيرا روبين بشكل مقنع أن النجوم في العديد من المجرات تدور وكأن شيئاً غير مرئي يمسكها. وتكريماً لاكتشاف الكون المتوسع، يجدر بنا أن نذكر جورج لومتر، الذي كان من رواد نظرية الانفجار العظيم. وفقاً للنظرية السائدة، تحيط بكل مجرة سحابة هائلة من المادة المظلمة - مادة غير مرئية لا تصدر ضوءاً لكنها تجذب المادة العادية بجاذبيتها. تعمل هذه السحابة كغلاف مرن سميك يحمي المجرة من التأثيرات الخارجية. لكن الملاحظات في السنوات الأخيرة تظهر أن المجرات القزمة التابعة التي تدور حول درب التبانة تبدو غريبة: أشكالها مشوهة، والنجوم داخلها تتحرك بسرعة أكبر مما ينبغي.

قررت إلينا أسينسيو وزملاؤها التحقق من ذلك. استخدموا بيانات دقيقة عن حركة ثمانية أقمار قزمة كلاسيكية، تم الحصول عليها بواسطة تلسكوب هابل الفضائي، وحسبوا المسافة من مركز درب التبانة التي تمزق فيها الجاذبية هذه المجرات - وهذا يسمى نصف قطر المد والجزر. ثم قارنوا نصف القطر هذا بالأحجام الفعلية للمجرات. في النموذج القياسي مع المادة المظلمة، كانت جميع الأقمار آمنة: كانت أغلقتها الواقية كبيرة جداً لدرجة أن درب التبانة لن تستطيع إلحاق الضرر بها. ولكن إذا تخلينا عن المادة المظلمة وتبنينا نظرية MOND (الديناميك النيوتوني المعدل)، حيث تعمل الجاذبية بشكل مختلف قليلاً على مسافات كبيرة، تتغير الصورة بشكل كبير. في عدة مجرات، تجاوزت نسبة الحجم إلى نصف قطر المد والجزر الحد الحرج - مما يعني أنها يجب أن تكون متمددة بشكل ملحوظ أو حتى ممزقة. وهذا ما يراه علماء الفلك بالضبط: في أقمار مثل الدب الأصغر والنحات، تم اكتشاف ذيول نجمية وأشكال ملتوية، ويظهر التحليل الطيفي أن النجوم فيها تتحرك بشكل أكثر فوضوية مما كان متوقعاً.

هذه النتائج تجعلنا نتساءل: هل المادة المظلمة ضرورية حقاً لشرح ما نراه؟ إذا كانت نظرية MOND صحيحة، فقد تكون قوانين الجاذبية المألوفة على النطاقات الكبيرة غير مكتملة، تماماً كما تم تحسين قوانين نيوتن بواسطة نظرية النسبية. من المثير للاهتمام أن تمزق المد والجزر يمكن أن يغذي أيضاً الثقوب السوداء فائقة الكتلة في مراكز المجرات، عن طريق التقاط المواد النجمية. علاوة على ذلك، تعيد النظريات البديلة أحياناً النظر حتى في سرعة الضوء، لكن التغيير الرئيسي هنا يتعلق بالجاذبية. تذكرنا البيانات التي تم الحصول عليها بأن علماء الفلك لم يتعلموا إلا مؤخراً تسجيل الموجات الثقالية - تموجات في الزمكان تحمل الطاقة، مثل المد والجزر. ومن المهم أيضاً أن هذه المجرات تفتقر تقريباً إلى الهيدروجين المحايد، لذا لا يمكن للغاز أن يفسر سلوكها الغريب.