المادة المظلمة هي مهندس البنية الكونية واسعة النطاق والمحرك وراء الدوران الصحيح للمجرات. إنه جزء لا غنى عنه من فيزياء كوننا - ومع ذلك لا يزال العلماء لا يعرفون ما يتكون منه. تشير أحدث البيانات من بلانك إلى أن المادة الغامضة تشكل 26.2 ٪ من الكون ، مما يجعلها أكثر انتشارًا بخمس مرات ونصف من المادة اليومية العادية. الآن ، ألمح أربعة باحثين أوروبيين إلى أنه قد يكون لديهم اكتشاف على أيديهم: إشارة في ضوء الأشعة السينية ليس لها سبب معروف ، وقد تكون دليلاً على تفاعل طويل مطلوب بين الجسيمات - أي إبادة الظلام شيء.
عندما يريد علماء الفلك دراسة جسم في سماء الليل ، مثل نجمة أو مجرة ، يبدأون بتحليل ضوءه عبر جميع أطوال الموجات. هذا يسمح لهم بتصور خطوط داكنة ضيقة في طيف الجسم ، تسمى خطوط الامتصاص. تحدث خطوط الامتصاص لأن العناصر المكونة للنجم أو المجرة تمتص الضوء عند أطوال موجية معينة ، مما يمنع معظم الفوتونات بهذه الطاقات من الوصول إلى الأرض. وبالمثل ، يمكن للجسيمات المتفاعلة أيضًا أن تترك خطوط انبعاث في طيف نجم أو مجرة ، وهي خطوط ساطعة يتم إنشاؤها عند انبعاث الفوتونات الزائدة عبر العمليات دون الذرية مثل الإثارة والانحلال. من خلال النظر عن كثب في خطوط الانبعاث هذه ، يمكن للعلماء عادة رسم صورة قوية للفيزياء الجارية في مكان آخر في الكون.
لكن في بعض الأحيان ، يجد العلماء خط انبعاث أكثر حيرة. في وقت سابق من هذا العام ، حدد باحثون في مختبر فيزياء الجسيمات وعلم الكونيات (LPPC) في سويسرا وجامعة ليدن في هولندا زيادة كبيرة في الطاقة في ضوء الأشعة السينية القادمة من كل من مجرة أندروميدا ومجموعة نجمة بيرسيوس: خط انبعاث بطاقة تصل إلى 3.5 كيلو فولت. لا يمكن لأي عملية معروفة أن تفسر هذا الخط ؛ ومع ذلك ، فإنه يتفق مع النماذج النظرية النيوترينو المعقم - جسيم يعتقد كثير من العلماء أنه مرشح رئيسي للمادة المظلمة.
يعتقد الباحثون أن خط الانبعاث الغريب يمكن أن ينتج عن إبادة أو تحلل جسيمات المادة المظلمة ، وهي عملية يعتقد أنها تطلق فوتونات الأشعة السينية. في الواقع ، بدت الإشارة أقوى في المناطق الأكثر كثافة في أندروميدا وبيرسيوس وزاد انتشارها بعيدًا عن المركز ، وهو توزيع يتميز أيضًا بالمادة المظلمة. بالإضافة إلى ذلك ، كانت الإشارة غائبة عن ملاحظات الفريق للمساحة العميقة والخالية ، مما يعني أنها حقيقية وليست مجرد قطع أثرية مفيدة.
في طبعة مسبقة من أوراقهم ، يحرص الباحثون على التأكيد على أن الإشارة نفسها ضعيفة بالمعايير العلمية. أي أنها يمكن أن تكون متأكدة بنسبة 99.994٪ فقط من أنها نتيجة حقيقية وليست مجرد تقلبات إحصائية مارقة ، وهو مستوى من الثقة يُعرف بـ 4σ. (المعيار الذهبي لاكتشاف العلوم هو 5σ: نتيجة يمكن إعلانها "صحيحة" بثقة بنسبة 99.9999٪) العلماء الآخرون ليسوا على يقين من أن المادة المظلمة هي تفسير جيد على كل حال. وفقًا للتنبؤات التي تم إجراؤها استنادًا إلى قياسات غابة ليمان ألفا - أي النمط الطيفي لامتصاص الهيدروجين وانبعاث الفوتون في غيوم الغاز القديمة جدًا جدًا - يجب أن يكون لأي جسيم يزعم أنه مادة مظلمة طاقة أعلى من 10 كيلوفولت - المزيد من ضعف طاقة هذه الإشارة الأخيرة.
كما هو الحال دائمًا ، فإن دراسة علم الكونيات مليئة بالأسرار. سواء اتضح أن خط الانبعاث هذا هو دليل على النيوترينو المعقم (وبالتالي المادة المظلمة) أم لا ، يبدو أنه إشارة لبعض العمليات الفيزيائية التي لم يفهمها العلماء بعد. إذا كانت الملاحظات المستقبلية يمكن أن تزيد من يقين هذا الاكتشاف إلى 5σالمستوى ، سيكون لدى علماء الفيزياء الفلكية ظواهر أخرى يجب أخذها في الحسبان - احتمال مثير ، بغض النظر عن النتيجة النهائية.
تم قبول أبحاث الفريق في رسائل المراجعة البدنية وسيتم نشرها في العدد القادم.
