18 يناير 2024
(أخبار Nanowerk) وعلى الرغم من أن المادة المظلمة تشكل 27% من الكون، إلا أن علماء الفلك لم يتمكنوا من مراقبتها بشكل مباشر. والآن في دراسة جديدة (مجلة الفيزياء الفلكية, "آفاق اكتشاف الفجوات في التدفقات النجمية للعنقود الكروي في المجرات الخارجية باستخدام تلسكوب نانسي جريس الفضائي الروماني") ، وجد فريق دولي من الباحثين بما في ذلك علماء الفيزياء الفلكية في جامعة نورث وسترن أن الصور القادمة من تلسكوب نانسي جريس الروماني الفضائي التابع لناسا (المقرر إطلاقه بحلول مايو 2027) قد تحمل أدلة حيوية لفهم المادة بعيدة المنال.
عرض محاكاة التلسكوب الفضائي الروماني على مجرة المرأة المسلسلة. تُظهِر المساحة الواسعة لأداة واسعة النطاق التابعة لتلسكوب نانسي غريس الروماني الفضائي القادم مدى قدرة الكاميرا على رصدها في صورة واحدة. (يحتوي الجهاز واسع المجال على 18 كاشفًا مربعًا.) وداخل هذا البصمة توجد صورة رومانية محاكاة. الخلفية عبارة عن صورة أرضية للقرص الرئيسي لمجرة المرأة المسلسلة من مسح السماء الرقمي. يتم توفير صورة للقمر الكامل من مركبة الاستطلاع القمرية التابعة لناسا من أجل الحجم. يبلغ قطر أندروميدا حوالي 3 درجات في السماء، بينما يبلغ عرض القمر حوالي 0.5 درجة. (في الواقع، القمر أصغر بكثير من أندروميدا، لكنه أيضًا أقرب كثيرًا.) تلتقط بصمة الأداة واسعة المجال 0.28 درجة مربعة من السماء في لقطة واحدة. المرأة المسلسلة هي مجرة حلزونية تشبه في الحجم والبنية مجرتنا درب التبانة، ولكنها أكبر حجما. وتقع على بعد حوالي 2.5 مليون سنة ضوئية من الأرض. (الصورة: NASA, NASA-GSFC, ASU, Robert Gendler DSS) أثناء البحث عن المادة المظلمة، ركز بعض علماء الفيزياء الفلكية سابقًا على الفجوات الموجودة في تيارات النجوم، وهي المناطق التي تكون فيها الهياكل رقيقة جدًا لدرجة أنه من الممكن اكتشاف الاضطرابات الناتجة عن النجوم. كتل من المادة المظلمة. لكن، حتى الآن، لم يقم علماء الفلك إلا بفحص هذه الفجوات في درب التبانة. من خلال التقاط التلسكوب الفضائي الروماني صورًا لمجرة المرأة المسلسلة المجاورة لنا، سيعمل الباحثون على توسيع عينتهم المتزايدة من التيارات النجمية الرقيقة بشكل كبير، مما قد يؤدي إلى مزيد من المعلومات حول الخصائص الملموسة للمادة المظلمة.
وقال تجيتسكي ستاركنبرج من جامعة نورث وسترن، والذي شارك في تأليف الدراسة: "هناك تيارات نجمية في مجرتنا، حيث نرى فجوات قد تكون بسبب المادة المظلمة". "لكن هذه الفجوات يمكن تشكيلها أيضًا بوسائل أخرى. توضح دراستنا الجديدة أننا سنكون قادرين على مراقبة هذه الفجوات في المجرات القريبة غير مجرتنا. وهذا سيعطينا إحصائيات أفضل حول هذه الفجوات، مما سيساعدنا في النهاية على فهم أفضل للوجود المحتمل وخصائص كتل المادة المظلمة. ستاركنبرج هو أستاذ مساعد باحث في مركز نورث وسترن للاستكشاف والأبحاث متعددة التخصصات في الفيزياء الفلكية (CIERA). كريستيان أغانزي، زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة ستانفورد، هو المؤلف الرئيسي للدراسة.
على افتراض أنها جسيمات، لا يمكن ملاحظة المادة المظلمة بشكل مباشر لأنها لا تبعث الضوء أو تعكسه أو تنكسره أو تمتصه. ولأنه لا يمكن لأحد رؤيته، يتعين على الباحثين البحث عن أدلة أخرى لتحديد ما إذا كان موجودًا بالفعل.
وقال أغانزي: "إننا نرى تأثير المادة المظلمة على المجرات". "على سبيل المثال، عندما نقوم بنمذجة كيفية دوران المجرات، نحتاج إلى كتلة إضافية لتفسير دورانها. قد توفر المادة المظلمة تلك الكتلة المفقودة. يأمل علماء الفلك بشكل خاص في إمكانية إخفاء الأدلة داخل تيارات النجوم الطويلة المتدلية من العناقيد الكروية، وهي مجموعات مرتبطة بإحكام من عشرات إلى ملايين النجوم. يقول الباحثون إن كتل المادة المظلمة يمكن أن تخترق التدفقات النجمية لتكوين فجوات. ومن خلال فحص هذه الفجوات، يهدف علماء الفلك إلى الكشف عن علامات المادة المظلمة.
وقال ستاركنبرج: "إن السبب وراء كون هذه التيارات أكثر إثارة للاهتمام لرؤية تأثيرات كتل المادة المظلمة هذه ذو شقين". "أولاً، "تعيش" هذه التيارات في المناطق الخارجية المتطرفة للمجرة، حيث لا يوجد سوى القليل جدًا من البنية. وثانيًا، هذه التيارات رقيقة جدًا في جوهرها لأنها تشكلت من مجموعات كثيفة من النجوم، مما يعني أنه يمكنك رؤية الفجوات أو أي اضطراب بسهولة أكبر بكثير. حتى الآن، اقتصرت التلسكوبات الفضائية والأرضية الموجودة على البحث على عدد صغير من التدفقات العنقودية الكروية داخل درب التبانة. لكن التلسكوب الفضائي الروماني، الذي سيقع على بعد مليون ميل من الأرض، سيمكن علماء الفلك من البحث في المجرات القريبة عن تيارات عنقودية كروية لأول مرة. تحتوي أداة Roman's Wide Field على 18 كاشفًا ستنتج صورًا أكبر بـ 200 مرة من تلك التي تنتجها كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة من تلسكوب هابل الفضائي - وبدقة أكبر قليلًا.
في الدراسة الجديدة، قام ستاركنبرج وأغانزي ومعاونوهم بمحاكاة تيارات من النجوم، وسمحوا لهم بالتفاعل مع كتل المادة المظلمة لخلق فجوات، ثم قاموا بتوليد ملاحظات وهمية لهذه الفجوات. في النهاية، خلص الفريق إلى أن هذه الفجوات يجب أن تكون قابلة للاكتشاف في الصور القادمة للتلسكوب الفضائي الروماني. ويقدرون أيضًا أن التلسكوب الجديد سيقدم هذه البيانات بكفاءة خلال أقل من ساعة واحدة من وقت المراقبة.
وعندما يحين الوقت، يخطط الباحثون أيضًا لفحص هالة المادة المظلمة المحيطة بالمرأة المسلسلة. وبينما تحيط هالات المادة المظلمة بجميع المجرات، بما في ذلك درب التبانة، يشتبه الباحثون في أنهم قد يعثرون على دليل على وجود هالات فرعية أصغر، وهو ما تتنبأ به النماذج الحالية.
قال ستاركنبرج: "نتوقع أن تتفاعل الهالات الفرعية الأصغر حجمًا من المادة المظلمة مع تيارات العنقود الكروي". "إذا كانت هذه الهالات الفرعية موجودة في مجرات أخرى، فإننا نتوقع أننا سنرى فجوات في تيارات الكتلة الكروية التي من المحتمل أن تكون ناجمة عن هذه الهالات الفرعية. وهذا سيعطينا معلومات جديدة حول المادة المظلمة، بما في ذلك أنواع هالات المادة المظلمة الموجودة وما هي كتلتها. وبتمويل من برنامج فرص المشاركة ودعم أبحاث التلسكوب الفضائي نانسي جريس رومان التابع لناسا، يضع ستاركنبرج بالفعل الأساس للتحقيق في المادة المظلمة من خلال مشروع ذي صلة.
وقالت: "يخطط هذا الفريق لوضع نموذج لكيفية تشكل العناقيد الكروية في تيارات نجمية من خلال تطوير إطار نظري أكثر تفصيلاً".
عرض محاكاة التلسكوب الفضائي الروماني على مجرة المرأة المسلسلة. تُظهِر المساحة الواسعة لأداة واسعة النطاق التابعة لتلسكوب نانسي غريس الروماني الفضائي القادم مدى قدرة الكاميرا على رصدها في صورة واحدة. (يحتوي الجهاز واسع المجال على 18 كاشفًا مربعًا.) وداخل هذا البصمة توجد صورة رومانية محاكاة. الخلفية عبارة عن صورة أرضية للقرص الرئيسي لمجرة المرأة المسلسلة من مسح السماء الرقمي. يتم توفير صورة للقمر الكامل من مركبة الاستطلاع القمرية التابعة لناسا من أجل الحجم. يبلغ قطر أندروميدا حوالي 3 درجات في السماء، بينما يبلغ عرض القمر حوالي 0.5 درجة. (في الواقع، القمر أصغر بكثير من أندروميدا، لكنه أيضًا أقرب كثيرًا.) تلتقط بصمة الأداة واسعة المجال 0.28 درجة مربعة من السماء في لقطة واحدة. المرأة المسلسلة هي مجرة حلزونية تشبه في الحجم والبنية مجرتنا درب التبانة، ولكنها أكبر حجما. وتقع على بعد حوالي 2.5 مليون سنة ضوئية من الأرض. (الصورة: NASA, NASA-GSFC, ASU, Robert Gendler DSS) أثناء البحث عن المادة المظلمة، ركز بعض علماء الفيزياء الفلكية سابقًا على الفجوات الموجودة في تيارات النجوم، وهي المناطق التي تكون فيها الهياكل رقيقة جدًا لدرجة أنه من الممكن اكتشاف الاضطرابات الناتجة عن النجوم. كتل من المادة المظلمة. لكن، حتى الآن، لم يقم علماء الفلك إلا بفحص هذه الفجوات في درب التبانة. من خلال التقاط التلسكوب الفضائي الروماني صورًا لمجرة المرأة المسلسلة المجاورة لنا، سيعمل الباحثون على توسيع عينتهم المتزايدة من التيارات النجمية الرقيقة بشكل كبير، مما قد يؤدي إلى مزيد من المعلومات حول الخصائص الملموسة للمادة المظلمة.
وقال تجيتسكي ستاركنبرج من جامعة نورث وسترن، والذي شارك في تأليف الدراسة: "هناك تيارات نجمية في مجرتنا، حيث نرى فجوات قد تكون بسبب المادة المظلمة". "لكن هذه الفجوات يمكن تشكيلها أيضًا بوسائل أخرى. توضح دراستنا الجديدة أننا سنكون قادرين على مراقبة هذه الفجوات في المجرات القريبة غير مجرتنا. وهذا سيعطينا إحصائيات أفضل حول هذه الفجوات، مما سيساعدنا في النهاية على فهم أفضل للوجود المحتمل وخصائص كتل المادة المظلمة. ستاركنبرج هو أستاذ مساعد باحث في مركز نورث وسترن للاستكشاف والأبحاث متعددة التخصصات في الفيزياء الفلكية (CIERA). كريستيان أغانزي، زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة ستانفورد، هو المؤلف الرئيسي للدراسة.
على افتراض أنها جسيمات، لا يمكن ملاحظة المادة المظلمة بشكل مباشر لأنها لا تبعث الضوء أو تعكسه أو تنكسره أو تمتصه. ولأنه لا يمكن لأحد رؤيته، يتعين على الباحثين البحث عن أدلة أخرى لتحديد ما إذا كان موجودًا بالفعل.
وقال أغانزي: "إننا نرى تأثير المادة المظلمة على المجرات". "على سبيل المثال، عندما نقوم بنمذجة كيفية دوران المجرات، نحتاج إلى كتلة إضافية لتفسير دورانها. قد توفر المادة المظلمة تلك الكتلة المفقودة. يأمل علماء الفلك بشكل خاص في إمكانية إخفاء الأدلة داخل تيارات النجوم الطويلة المتدلية من العناقيد الكروية، وهي مجموعات مرتبطة بإحكام من عشرات إلى ملايين النجوم. يقول الباحثون إن كتل المادة المظلمة يمكن أن تخترق التدفقات النجمية لتكوين فجوات. ومن خلال فحص هذه الفجوات، يهدف علماء الفلك إلى الكشف عن علامات المادة المظلمة.
وقال ستاركنبرج: "إن السبب وراء كون هذه التيارات أكثر إثارة للاهتمام لرؤية تأثيرات كتل المادة المظلمة هذه ذو شقين". "أولاً، "تعيش" هذه التيارات في المناطق الخارجية المتطرفة للمجرة، حيث لا يوجد سوى القليل جدًا من البنية. وثانيًا، هذه التيارات رقيقة جدًا في جوهرها لأنها تشكلت من مجموعات كثيفة من النجوم، مما يعني أنه يمكنك رؤية الفجوات أو أي اضطراب بسهولة أكبر بكثير. حتى الآن، اقتصرت التلسكوبات الفضائية والأرضية الموجودة على البحث على عدد صغير من التدفقات العنقودية الكروية داخل درب التبانة. لكن التلسكوب الفضائي الروماني، الذي سيقع على بعد مليون ميل من الأرض، سيمكن علماء الفلك من البحث في المجرات القريبة عن تيارات عنقودية كروية لأول مرة. تحتوي أداة Roman's Wide Field على 18 كاشفًا ستنتج صورًا أكبر بـ 200 مرة من تلك التي تنتجها كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة من تلسكوب هابل الفضائي - وبدقة أكبر قليلًا.
في الدراسة الجديدة، قام ستاركنبرج وأغانزي ومعاونوهم بمحاكاة تيارات من النجوم، وسمحوا لهم بالتفاعل مع كتل المادة المظلمة لخلق فجوات، ثم قاموا بتوليد ملاحظات وهمية لهذه الفجوات. في النهاية، خلص الفريق إلى أن هذه الفجوات يجب أن تكون قابلة للاكتشاف في الصور القادمة للتلسكوب الفضائي الروماني. ويقدرون أيضًا أن التلسكوب الجديد سيقدم هذه البيانات بكفاءة خلال أقل من ساعة واحدة من وقت المراقبة.
وعندما يحين الوقت، يخطط الباحثون أيضًا لفحص هالة المادة المظلمة المحيطة بالمرأة المسلسلة. وبينما تحيط هالات المادة المظلمة بجميع المجرات، بما في ذلك درب التبانة، يشتبه الباحثون في أنهم قد يعثرون على دليل على وجود هالات فرعية أصغر، وهو ما تتنبأ به النماذج الحالية.
قال ستاركنبرج: "نتوقع أن تتفاعل الهالات الفرعية الأصغر حجمًا من المادة المظلمة مع تيارات العنقود الكروي". "إذا كانت هذه الهالات الفرعية موجودة في مجرات أخرى، فإننا نتوقع أننا سنرى فجوات في تيارات الكتلة الكروية التي من المحتمل أن تكون ناجمة عن هذه الهالات الفرعية. وهذا سيعطينا معلومات جديدة حول المادة المظلمة، بما في ذلك أنواع هالات المادة المظلمة الموجودة وما هي كتلتها. وبتمويل من برنامج فرص المشاركة ودعم أبحاث التلسكوب الفضائي نانسي جريس رومان التابع لناسا، يضع ستاركنبرج بالفعل الأساس للتحقيق في المادة المظلمة من خلال مشروع ذي صلة.
وقالت: "يخطط هذا الفريق لوضع نموذج لكيفية تشكل العناقيد الكروية في تيارات نجمية من خلال تطوير إطار نظري أكثر تفصيلاً".
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64454.php
