محاكاة تكشف ما قد تبدو عليه المادة المظلمة إذا تمكنا من رؤيتها!

على الرغم من أن المادة المظلمة تشكل 85٪ من كل المادة في الكون، إلا أنها لا تتفاعل مع الضوء. ولا يمكن رؤيتها إلا من خلال تأثير الجاذبية على الضوء والمواد الأخرى.

وما زاد الطين بلة، أن الجهود المبذولة للكشف المباشر عن المادة المظلمة على الأرض، باءت بالفشل حتى الآن.

ولكن العلماء تعلموا الكثير عنها، فنحن نعلم أنها ليست مظلمة فقط بل باردة أيضا. ونتيجة لذلك، تتجمع معا لتشكل بذور عناقيد المجرات، وغالبا ما تشكل أيضا هالات حول المجرات، ما يشكل غالبية كتلة المجرة.

ومع ذلك، ما يزال هناك العديد من الأسئلة التي لم يُجب عنها حول المادة المظلمة، لذلك غالبا ما يطور علماء الفلك نماذج جديدة للمادة المظلمة، ويقارنونها بالملاحظة لاختبار دقتها.

وأجرى فريق من مركز هارفارد وسميثسونيان للفيزياء الفلكية، مؤخرا محاكاة مفصلة لكون المادة المظلمة، وأسفرت عن بعض النتائج المدهشة.

وتعتمد دقة محاكاة أي مادة مظلمة على الافتراضات التي تقوم بها حول المادة المظلمة. وفي هذه الحالة، افترض الفريق أن المادة المظلمة تتكون من جسيمات ضخمة متفاعلة بشكل ضعيف (WIMPs)، بكتلة تبلغ نحو 100 ضعف كتلة البروتون.

وتعد WIMPs واحدة من أكثر النظريات شيوعا للمادة المظلمة. وأُجريت عمليات محاكاة حاسوبية مماثلة للمادة المظلمة WIMP من قبل. ومع ذلك، كان هذا الجهاز عالي الدقة بشكل استثنائي.

وفي هذه المحاكاة، تشكلت المادة المظلمة في هالات حول المجرات، تماما كما نلاحظ. ولكن المثير للاهتمام، أنها وجدت أن الهالات تطورت أيضا على جميع مستويات الكتلة، من الهالات الصغيرة ذات الكتلة الكونية، إلى الهالات المجرية، إلى الهالات الضخمة التي تتكون حول عناقيد المجرات.

وهذه الهالات لها هيكل مماثل، حيث تكون أكثر كثافة تجاه مركزها، وتصبح أكثر انتشارا عند حوافها. وحقيقة أن هذا يحدث على جميع المقاييس، يجعله سمة واضحة للمادة المظلمة.

وفي حين أن الهالات الصغيرة الحجم صغيرة جدا، بحيث لا يمكن اكتشافها من خلال تأثير الجاذبية على الضوء، فإنها يمكن أن تخبرنا عن كيفية تفاعل المادة المظلمة مع نفسها. وهناك فكرة واحدة عن المادة المظلمة، هي أنه عندما تصطدم جسيمات المادة المظلمة، تنبعث منها أشعة غاما.

وأشارت بعض الملاحظات إلى وجود فائض من أشعة غاما قادم من مركز مجرتنا، والذي قد يكون ناتجا عن المادة المظلمة. وفي هذا النموذج بالذات، فإن معظم إشعاع غاما الناتج عن المادة المظلمة يأتي من هالات أصغر.

ونظرا لأن حجم الهالة سيؤثر على طيف الطاقة لأشعة غاما، فإن هذا النموذج يقدم تنبؤات محددة حول فائض أشعة غاما، الذي يجب أن نراه في مجرة ​​درب التبانة والمجرات الأخرى.

وتظل المادة المظلمة واحدة من أكبر المشكلات، التي لم تُحل في علم الفلك الحديث.