القائمة القائمة

ما هي المادة المظلمة؟

نظرة عامة سريعة على أحد أعظم الألغاز في الكون.

الأخبار العاجلة: أنت وكل شيء من حولك وكل ما يمكنك رؤيته أو لمسه - كل شيء يمكن ملاحظته - يشكل فقط 5٪ الكون.

نعم ، هذا صحيح ، 5٪. 95٪ الباقية؟ هذا مكون من مادة مظلمة وطاقة مظلمة. ماذا تسأل؟ حسنًا ، الحقيقة التي لا يمكن فهمها هي أن لا أحد يعرف حقًا. بينما يتفاعل 5٪ من الكون مع الضوء ومع الجسيمات التي تشكلنا (بمعنى أنه يمكننا لمسها ورؤيتها) 95٪ مكونة من مادة غير مرئية وقوى لا يمكننا رؤيتها أو لمسها أو شمها أو التفاعل معها - إنها مصنوعة من الظلام.

من الواضح أن هذه الفجوة الهائلة في المعرفة الحدودية لا تتوافق جيدًا مع العلماء ، ولذا فقد أمضوا الكثير من الوقت في محاولة اكتشاف كيفية تصنيف هذا الظلام. بالنظر إلى أن هذه الظواهر هي المسؤولة عن تكوين الكون ، فقد اعتقدنا أنه سيكون من المناسب توجيهك عبر ما وجدوه حتى الآن. ما زلنا لا نعرف على وجه اليقين ما هي المادة المظلمة أو الطاقة ، ولكن يمكننا أن نخمن ...


المادة المظلمة

بعد أن اكتشف ألبرت أينشتاين نظرية الجاذبية، أصبح هناك شيء واحد مؤكد حول الكون. لم يكن له أي معنى.

بعد أن اكتشف كيفية حساب جاذبية أي جسم ، كان قادرًا على حساب مقدار الجاذبية تقريبًا في الكون لجعله يبدو كما هو. من المثير للدهشة ، وفقًا لتقديره ، أنه لم يكن هناك ما يكفي من "الأشياء" في الوجود لربط المجرات والهياكل المعقدة معًا. إذا كنا نعمل فقط مع الجاذبية المنبعثة من الأشياء التي يمكننا رؤيتها ، فإن النجوم ستمارس فقط سحبًا غير متكافئ وغامض على بعضها البعض ، ومن المحتمل أن تنجرف بعيدًا عن بعضها البعض وتصبح مبعثرة حول الكون.

كما هو الحال ، توجد جاذبية كافية في الكون لتجميع النجوم والكواكب معًا في تكوينات مختلفة. ومن ثم ، فإن الشيء الذي لا يمكننا رؤيته هو توفير جاذبية إضافية. أطلق العلماء على هذه المادة غير المعروفة اسم "المادة المظلمة".

بالإضافة إلى القدرة على حساب وجود المادة المظلمة رياضيًا ، يمكننا أيضًا رؤيتها ... نوعًا ما. في حين أنه لا يتفاعل بشكل مباشر مع الضوء نفسه ، فإن الأماكن التي بها تركيز عالٍ من المادة المظلمة تنحني الضوء المار في مكان قريب لأن لديهم مجال جاذبية شديد.

بعبارة أخرى ، على الرغم من عدم معرفة أي شيء عن المادة المظلمة ، يمكننا التأكد من وجودها.

توجد نظريات متعددة لما يمكن أن تكون عليه المادة المظلمة ، لكن الملاحظات الملموسة تدور حول ما نعرف أنه ليس كذلك. نحن نعلم أن المادة المظلمة ليست مجرد غيوم من مادة عادية تتكون من جسيمات عاكسة للضوء تسمى الباريونات. نحن نعلم هذا لأننا سنكون قادرين على اكتشاف الغيوم الباريونية عن طريق امتصاصها للإشعاع الذي يمر عبرها.

نعلم أيضًا أن المادة المظلمة ليست مادة مضادة ، لأننا لا نرى أشعة جاما الفريدة التي تنتج عندما تتفاعل المادة المضادة مع المادة العادية. أخيرًا ، نعلم أن المادة المظلمة ليست مكونة من ثقوب سوداء (أجسام مضغوطة تؤثر بشدة على محيطها من خلال الجاذبية) لأننا سنرى المزيد من عدسات الجاذبية (انحناء غريب للضوء حول أفق الحدث للثقب الأسود) إذا كان هذا صحيحًا. وبالتالي.

بشكل أساسي ، الأشياء الثلاثة التي نعرفها على وجه اليقين عن المادة المظلمة هي:

  • إنه موجود
  • يتفاعل مع الجاذبية
  • إنها وفيرة للغاية


الطاقة المظلمة

يقدر العلماء أن المادة المظلمة تشكل حوالي 27٪ من الكون. على الرغم من كل ما تبذلونه من الرياضيات ، إذا كانت الكواكب والنجوم وشكلنا 5٪ ، فهذا يعني أنه لا يزال هناك 68٪ غير محسوبين.

أدخل الطاقة المظلمة.

في عام 1929 ، قام إدوارد هابل (صاحب شهرة التلسكوب) بفحص كيفية تحول أطوال موجات الضوء المنبعثة من المجرات البعيدة نحو النهاية الحمراء للطيف. وجد أن المجرات الأكثر خفوتًا والأبعد أظهرت تحولًا أحمر أكثر (تمدد موجات الضوء من خلال الحركة ، مما يجعل الأجسام تبدو حمراء) من المجرات الأقرب. أدرك هابل أن مصفوفة الانزياح الأحمر هذه لا يمكن أن تحدث إلا إذا كان الكون يتوسع بنشاط.

لقد أذهلت عقول الناس بهذا - كان من المحتمل أن آثار الانفجار العظيم لا تزال محسوسة ، حيث استمر الكون في النمو (أو "الانفجار"). كان من المفترض على نطاق واسع أن هذا التمدد سيتباطأ في النهاية بسبب تأثيرات الجاذبية. اخر مراقبة هابل قلبت هذه النظرية رأسًا على عقب ، عندما أظهرت ملاحظات مستعر أعظم بعيدًا في التسعينيات أن الكون كان يتمدد بمعدل أبطأ مما هو عليه اليوم. لم يكن توسع الكون يتباطأ ، بل كان كذلك تسريع.

الآن ، كما يعلم أي شخص حضر فصلًا علميًا للصف التاسع ، لا يمكن إنشاء المادة من لا شيء. وحيثما يوجد مساحة فارغة في الكون ، يتشكل المزيد كل ثانية. إذا كان الكون ينمو ، فلا بد أن شيئًا ما يغذيه. بعضشيء يجب أن تملأ تلك المساحة.

الفضاء لا يغير خصائصه مع تمدده ، فهناك المزيد منه. ومن ثم ، يبدو أن الطاقة المظلمة هي نوع من الطاقة المتأصلة في الفضاء ، أقوى من أي طاقة أخرى نعرفها ، وتعمل في الفضاء الفارغ لخلق المزيد منها. وهي تزداد قوة بمرور الوقت. بعد كل شيء ، يحتوي الفضاء الفارغ على طاقة أكثر من أي شيء آخر في الكون مجتمعة (68٪).

إذن ، كيف يكتسب الفضاء هذه الطاقة؟ فكر أينشتاين أن تلك الطاقة المظلمة يمكن أن تكون خاصية للفضاء الفارغ نفسه ، وليس قوة تعمل عليه. لقد افترض أنه يمكن أن يكون مجال قوة مشابهًا للجاذبية ، والذي يعمل ببساطة في الاتجاه المعاكس - يدفع للخارج بدلاً من الداخل. أطلق على هذا "الثابت الكوني". لسوء الحظ ، لم يأت أحد لتفسير جيد لسبب وجود الثابت الكوني هناك ، ناهيك عن سبب امتلاكه للقيمة الصحيحة تمامًا للتسبب في التسارع المرصود.

تستعير نظرية أخرى من فيزياء الكم ، مما يشير إلى أن الفضاء الفارغ ليس فارغًا في الواقع على الإطلاق ، ولكنه مليء بالجسيمات الصغيرة التي تظهر باستمرار وتختفي من الوجود. ولكن عندما حاول الفيزيائيون حساب مقدار الطاقة الذي سيعطي مساحة فارغة ، وجدوا أن الحساب مستحيل.

هناك نظرية أخيرة غريبة بعض الشيء وهي أن نظرية أينشتاين في الجاذبية خاطئة تمامًا. لكن لا توجد نظريات بديلة حتى الآن قادرة على حساب خصائص الأجسام المتفاعلة تمامًا مثل نظريات أينشتاين.

لذلك ، حقًا ، تمامًا مثل المادة المظلمة ، لسنا على وشك اكتشاف ماهية الطاقة المظلمة حقًا. يمكنك القول أننا ما زلنا ... في الظلام.


هل سنعرف؟

إنه أمر غير مريح ومبهج في الوقت نفسه أننا لا نملك أي فكرة عما يتكون 95٪ من كوننا. لا تزال نظرياتنا حول المادة المظلمة والطاقة مجرد نظريات.

أنا ، على سبيل المثال ، لدي كل الثقة في أننا سنحقق قفزات كبيرة نحو اكتشاف ما يحيط بنا خلال حياة الجيل Z. قد لا نفهم جميع الإجابات ، ولكن مرة أخرى ، أين ستكون المتعة في ذلك؟

إمكانية الوصول