جاذبية مجرتنا قد تضلّل البحث عن المادة المظلمة

تُستخدم تيارات النجوم عادةً كأنها كاشفات حساسة للمادة المظلمة. فهذه المسارات الطويلة والرفيعة من النجوم قد تتعرض لفجوات أو انحناءات عندما تمر بها كتلة صغيرة غير مرئية تُعرف باسم «هالة فرعية» أو كتلة فرعية من المادة المظلمة. لكن دراسة جديدة من جامعة واشنطن تضيف تحذيراً مهماً: جاذبية درب التبانة، بما فيها مادتها العادية وتوزيعها غير المتجانس، قد تنتج كثيراً من العلامات نفسها. نُشرت الدراسة في 27 أغسطس في مجلة The Astrophysical Journal. 6

ولا يعني ذلك أن تيارات النجوم فقدت قيمتها في البحث عن المادة المظلمة. فالنتيجة تضع معياراً أساسياً يجب أن يعرفه العلماء أولاً، قبل أن ينسبوا أي اضطراب في تيار نجمي إلى بنية خفية من المادة المظلمة.

ماذا اختبرت المحاكاة؟

أنشأ الباحثون محاكاة لأربع مجرات شبيهة بدرب التبانة من حيث الكتلة والبنية، مع استبعاد الكتل الفرعية من المادة المظلمة عمداً. ثم وزعوا في هذه البيئات نحو 15 ألف تيار نجمي، وتركوا الأنظمة تتطور على مدى خمسة مليارات سنة افتراضية.

أتاحت هذه الطريقة عزل سؤال محدد: ما الذي تستطيع جاذبية المجرة المضيفة أن تفعله بالتيار النجمي، حتى من دون اصطدامه بكتلة فرعية من المادة المظلمة؟

عدم الانتظام هو القاعدة تقريباً

أظهرت النتائج أن الاضطرابات شائعة للغاية. فقد طوّر كل تيار محاكى تقريباً ملامح غير منتظمة، منها:

• فجوات؛
• التواءات وانحناءات؛
• نتوءات وتفرعات؛
• تكتلات وانحرافات أخرى عن المسار النجمي الأملس. 6

وبحسب النتائج المعلنة للدراسة، لم يحافظ على أملسيته الكاملة سوى نحو 1% من التيارات المحاكاة. 6 وهذا يعني أن رؤية تيار نجمي متعرج أو متقطع لا تكفي وحدها لإثبات مرور كتلة فرعية من المادة المظلمة.

وكان المصدر الأبرز لهذه التشوهات هو قرص النجوم غير المتجانس في المجرة المضيفة. فعندما يعبر التيار مناطق أكثر كثافة، يمر عبر مشهد جاذبي يتغير باستمرار؛ وقد تؤدي هذه القوة غير المتساوية إلى ثنيه وتمديده وتمزيقه، فتظهر بنى تشبه تلك المتوقعة بعد تفاعل التيار مع كتل المادة المظلمة. 6

خط أساس جديد، لا نفي لدور تيارات النجوم

تغيّر الدراسة طريقة تفسير الأدلة، لكنها لا تلغي أهمية تيارات النجوم. فقد تكون الفجوة أو الالتواءة ناتجة فعلاً عن كتلة فرعية من المادة المظلمة، إلا أن تحليلها يجب أن يأخذ في الحسبان أولاً الاضطرابات التي تستطيع جاذبية درب التبانة نفسها إنتاجها.

ومن خلال إجراء التجربة من دون كتل فرعية، أنشأ الباحثون حالة ضابطة تقيس تأثيرات المجرة المضيفة وحدها. ويمكن استخدام هذا الخط الأساس في محاكاة لاحقة لمعرفة السمات التي تظهر بوتيرة أكبر، أو بأشكال مختلفة، عند إضافة كتل المادة المظلمة. 6

وتُعد هذه المقارنة ضرورية لتجنب «الإيجابيات الكاذبة»: أي اعتبار التشوهات الطبيعية الناتجة عن ديناميكيات المجرة دليلاً على وجود بنى غير مرئية.

ماذا قد يضيف مرصد روبن؟

من المتوقع أن يكشف مرصد فيرا سي. روبن، عبر تلسكوب سيموني للمسح، عن عدد أكبر بكثير من تيارات النجوم الخافتة، وأن يقدم صوراً أكثر تفصيلاً لبنيتها. وسيمنح هذا العدد المتزايد من المشاهدات العلماء فرصاً أوسع لمقارنة التيارات الحقيقية بمحاكاة تفصل بين تأثير جاذبية درب التبانة وتأثير الكتل الفرعية من المادة المظلمة. 6

لذلك، لا يتمثل المسار المقبل في التخلي عن تيارات النجوم، بل في جعل هذه الأداة أكثر دقة. وقد يساعد الجمع بين محاكاة واقعية للمجرة المضيفة، ونماذج تتضمن الكتل الفرعية، وبيانات روبن المتنامية، في تحديد أي الاضطرابات مجرد نتيجة عادية لحركة النجوم داخل المجرة، وأيها قد يشير فعلاً إلى المادة المظلمة.