يعلم الجميع أن المجرات هي مجموعات هائلة من النجوم. يمكن أن تحتوي مجرة واحدة على مئات المليارات منها. ولكن هناك نوع من المجرات التي ليس لها نجوم. هذا صحيح: صفر نجوم.
تسمى هذه المجرات المجرات المظلمة ، أو المجرات المظلمة. وبدلاً من أن تتكون من نجوم ، فإنها تتكون في الغالب من المادة المظلمة. تتوقع النظرية أنه يجب أن يكون هناك العديد من هذه المجرات القزمة الداكنة في الهالة حول المجرات "العادية" ، ولكن العثور عليها كان صعبًا.
الآن ، في ورقة جديدة ستنشر في مجلة الفيزياء الفلكية ، أعلن ياشار حزافه في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا ، وفريقه من الزملاء ، عن اكتشاف أحد هذه الأشياء. استخدم الفريق قدرات محسنة في Atacamas Large Millimeter Array لفحص حلقة آينشتاين ، التي سميت بهذا الاسم لأن نظرية آينشتاين للنسبية العامة تنبأت بالظاهرة قبل فترة طويلة من ملاحظتها.
حلقة أينشتاين هي عندما تشوه الجاذبية الضخمة لجسم قريب الضوء من جسم أبعد. إنها تشبه إلى حد كبير العدسة في التلسكوب ، أو حتى زوج من النظارات. وتوجه كتلة الزجاج في العدسة الضوء الوارد بطريقة تضخم الأشياء البعيدة.
تسمح حلقات أينشتاين وعدسات الجاذبية لعلماء الفلك بدراسة أجسام بعيدة للغاية ، من خلال النظر إليها من خلال عدسة الجاذبية. ولكنها تسمح أيضًا لعلماء الفلك بمعرفة المزيد عن المجرة التي تعمل بمثابة العدسة ، وهو ما حدث في هذه الحالة.
إذا كانت العدسة الزجاجية بها بقع مائية صغيرة ، فستضيف هذه البقع قدرًا ضئيلًا من التشويه للصورة. هذا ما حدث في هذه الحالة ، باستثناء قطرات الماء الميكروسكوبية على العدسة ، كانت التشوهات ناتجة عن مجرات قزم صغيرة تتكون من المادة المظلمة. "يمكننا أن نجد هذه الأشياء غير المرئية بنفس الطريقة التي يمكنك من خلالها رؤية قطرات المطر على النافذة. "تعرف أنها موجودة لأنها تشوه صورة كائنات الخلفية". الفرق هو أن الماء يشوه الضوء بالانكسار ، بينما المادة تشوه الضوء بالجاذبية.
مع زيادة قدرة ALMA على حلها ، درس الفلكيون كائنات فلكية مختلفة لاختبار قدراتها. إحدى هذه الأجسام كانت SDP81 ، وهي عدسة الجاذبية في الصورة أعلاه. أثناء فحصهم للمجرة البعيدة التي يجري عدساتها بواسطة SDP81 ، اكتشفوا تشوهات أصغر في حلقة المجرة البعيدة. استنتج حزافه وفريقه أن هذه التشوهات تشير إلى وجود مجرة قزم الظلام.
ولكن لماذا يهم كل هذا؟ لأن هناك مشكلة في الكون ، أو على الأقل في فهمنا لها ؛ مشكلة الكتلة المفقودة.
إن فهمنا لتكوين هيكل الكون متين للغاية ، على الأقل على نطاق أوسع. تتوافق التوقعات المستندة إلى هذا النموذج مع ملاحظات الخلفية الميكروية الكونية (CMB) وتكتل المجرات. لكن فهمنا ينهار إلى حد ما عندما يتعلق الأمر بالهيكل الأصغر للكون.
أحد الأمثلة على افتقارنا إلى الفهم في هذه المنطقة هو ما يُعرف باسم مشكلة الأقمار الصناعية المفقودة. تتوقع النظرية أنه يجب أن يكون هناك عدد كبير من ما يسمى الأجسام تحت الهالة في هالة المادة المظلمة المحيطة بالمجرات. يمكن أن تتراوح هذه الأشياء من أشياء كبيرة مثل Magellanic Clouds إلى أشياء أصغر بكثير. في ملاحظات المجموعة المحلية ، هناك عجز واضح في هذه الأشياء ، يصل إلى عامل 10 ، عند مقارنتها بالتنبؤات النظرية.
نظرًا لأننا لم نعثر عليها ، يجب أن يحدث أحد أمرين: إما أن نحسن العثور عليهم ، أو نعدل نظريتنا. ولكن يبدو من السابق لأوانه تعديل نظرياتنا حول بنية الكون لأننا لم نجد شيئًا بطبيعته يصعب العثور عليه. هذا هو سبب أهمية هذا الإعلان.
إن مراقبة وتحديد واحدة من هذه المجرات القزمة المظلمة يجب أن تفتح الباب أمام المزيد. بمجرد العثور على المزيد ، يمكننا البدء في بناء نموذج لسكانهم وتوزيعهم. لذلك إذا تم العثور في المستقبل على المزيد من هذه المجرات القزمة المظلمة ، فستؤكد تدريجيًا فهمنا الشامل لتشكيل الكون وهيكله. وهذا يعني أننا على الطريق الصحيح عندما يتعلق الأمر بفهم دور Dark Matter في الكون. إذا لم نتمكن من العثور عليها ، وتبين أن الشخص المرتبط بهالة SDP81 كان شاذًا ، فعاد إلى لوحة الرسم نظريًا.
استغرق الأمر الكثير من القدرة الحصانية للكشف عن Dwarf Dark Galaxy المرتبط بـ SDP81. يجب أن يكون لخواتم آينشتاين مثل SDP81 كتلة هائلة من أجل ممارسة تأثير العدسة الجاذبية ، في حين أن Dwarf Dark Galaxies صغيرة جدًا بالمقارنة. إنها مشكلة "إبرة في كومة القش" الكلاسيكية ، وكان حزافه وفريقه بحاجة إلى قوة حوسبة هائلة لتحليل البيانات من ALMA.
ومن المؤمل أن تلقي ALMA والمنهجية التي طورها حزافه وفريقها مزيدًا من الضوء على المجرات المظلمة القزمة في المستقبل. يعتقد الفريق أن ALMA لديها إمكانات كبيرة لاكتشاف المزيد من هذه الأشياء الهالة ، والتي بدورها يجب أن تحسن فهمنا لهيكل الكون. كما يقولون في ختام ورقتهم ، "... ملاحظات ALMA لديها القدرة على تعزيز فهمنا بشكل كبير لوفرة البنية التحتية للمادة المظلمة."
