المادة المظلمة ليست شبحًا تمامًا: بيانات جديدة عن ضغطها ✎ سريع

النموذج القياسي لعلم الكونيات النموذج القياسي — وهو الإطار النظري الأساسي الذي يصف تطور الكون — يشبه وصفة كعكة حيث كل شيء مقيس بدقة: المادة المظلمة — وهي شكل افتراضي من المادة لا يشارك في التفاعلات الكهرومغناطيسية — مثل دقيق خالٍ من التكتلات (ضغطه صفر)، بينما الطاقة المظلمة — وهي المادة الغامضة المسؤولة عن التوسع المتسارع للكون — مثل عامل تخمير مثالي (معادلة حالته تساوي سالب واحد تمامًا). ولكن ماذا لو كان الدقيق رطبًا قليلًا وعامل التخمير فقد فعاليته؟ هذا بالضبط ما اختبره مؤلفو الدراسة باستخدام بيانات حديثة عن المسافات في الكون من مشروع DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument، وهو مسح طيفي للمجرات لقياس التوسع)، والمستعرات العظمى، والإشعاع الأثري — وهو الخلفية الميكروية التي خلفها الانفجار العظيم.

لقد سمحوا للمعلمات التي تصف ضغط المادة المظلمة والطاقة المظلمة بالتغير معًا في نفس الوقت. كانت النتيجة مفاجئة: بالنسبة لـالمادة المظلمة حصلوا على ضغط صغير لكنه غير صفري — حوالي 0.00097 من كثافة طاقتها. للمقارنة، ضغط الضوء داخل مصباح كهربائي أقوى بمليارات المرات. أما بالنسبة لـالطاقة المظلمة فكانت القيمة حوالي -0.938 وليس -1 تمامًا. كلتا القيمتين القياسيتين أصبحتا موضع شك عند مستوى حوالي سيجما — وهو مقياس إحصائي للانحراف، كما لو أن عملة معدنية سقطت على حافتها مرتين متتاليتين.

ذهب المؤلفون إلى أبعد من ذلك وافترضوا أن الطاقة المظلمة قد تتغير بمرور الوقت، بما في ذلك العبور عبر «الحدود الشبحية» (w=-1) — وهي العتبة التي تصبح بعدها معادلة الحالة أقل من -1، مما يؤدي إلى سيناريوهات غريبة. اتضح أنه إذا كان هذا العبور مسموحًا به، فإن ضغط المادة المظلمة يمكن أن يكون صفرًا. ولكن إذا تم منع هذا العبور — كما في نماذج الجوهر الخامس (quintessence) حيث تشبه الطاقة المظلمة كرة تتدحرج ببطء على جهد ضحل — فإن الضغط الإيجابي الصغير لـالمادة المظلمة يصبح مفضلًا مرة أخرى. ومن المثير للاهتمام أن النموذج بدون عبور شبحى ولكن مع ضغط غير صفري للمادة المظلمة يصف البيانات بشكل أفضل قليلًا من النموذج الشائع الذي يتضمن العبور. هذا يشير إلى أن الشذوذ في سلوك الطاقة المظلمة قد يكون في الواقع انعكاسًا لخصائص غير مأخوذة في الاعتبار للمادة المظلمة.