How the Universe Works

يعتقد العلماء بوجود مادة خفية في أغوار الفضاء

تحافظ على عمل الكون

لكن هل تلك المادة حقيقية؟

،لم نرَ المادة المظلمة مطلقًا ،إنها خفية تمامًا

لكن نعلم أنه يلزم وجودها

،لا يمكنكم رؤيتها وحسب بل لا يمكنكم لمسها أو تذوّقها أو شمّها

،ومع ذلك تحيط بنا تؤثّر على كل ما نقوم به

،بعد البحث لعقود

لا نزال لا نفهم تلك المادة غير المفسَّرة

نعلم أن المادة المظلمة موجودة لأننا نشعر بشدّها الثقالي القوي

لكنها لا تريد التحدّث معنا

هناك دليل أن المادة المظلمة

تؤلّف حتى 85% من كل مادّة الكون

نرى أن المادة المظلمة تصل المجرات ببعضها

،وتمزّق أجرامًا أخرى ونرى أنها تحني الضوء حتى

المادة المظلمة ذاتها كانت تتواجد منذ بداية الكون

دون المادة المظلمة.. لما تواجدنا

لكن إن لم ترون المادة المظلمة

وإن لم تتمكّنوا من لمسها فهل تتواجد حقًا؟

"طرق عمل الكون" "البحث عن المادة المظلمة"

عنقود القلائص النجمي

تبعد تلك العائلة من 700 نجم 150سنة ضوئية عن الأرض

على مقياس الكون، تعدّ جارتنا

القلائص قريبٌة للغاية من الأرض

حيث يمكنك رؤيتها بعينك المجرّدة

عندما تنظر إلى سماء الليل

V تقع القلائص في شكل في كوكبة الثور

في أغلب عمرها الممتدّ 650 مليون سنة

تمتّعت القلائص بوجود هانئ

لكن يكسر شيء الهدوء

عنقود القلائص أحد أكثر عناقيد النجوم دراسة

في السماء كافة، ومع ذلك يجري به شيء غامض للغاية

يمتدّ ذيلان نجميّان من مركز العنقود

ينبغي أن يكونا متساويين تقريبا لكن أحد الذيلين نجومٌ دامية

يخلخها شيءٌ، يبذل شيءٌ قوّة عليها

يمزّق النجوم خارح مداراتها

شيء ذو شدّ ثقالي هائل

عَبَر العنقود

وسلب نجومه

حتى تنزع النجوم ثقاليًا من بُنيانٍ مثل القلائص

لابدّ وأن تكون بُنيتك عملاقة للغاية

قدر عشرة ملايين كتلة الشمس

قاطع الطريق الكوني العملاق ذلك يجب أن يكون مرئيًا

لكن عندما نوجّه مقراباتنا

..إلى حيثما ينبغي نجد المنطقة خاوية

لا يوجد شيء هناك، وأعني لا شيء

وليس قليلاً أو شيئًا معتمًا أو صغيرًا

لكن لا يوجد شيء نراه

نعلم بوجود شيء هناك، خفي وقوي

وأينما نشاهد تلك الاعتداءات الخفية

نستدعي مشتبهًا رئيسيًا

شبح الفيزياء

المادة المظلمة

ما الذي يمكننا قوله بثقة بخصوص تلك المادة الكونية الغامضة؟

لا تُصدر ضوءًا ولا تعكس الضوء ولا تمتص الضوء

ما نعلمه عن المادة المظلمة أن لها جاذبية

نحن بالأساس غير متيقّنين إن كانت مادّة

إنما نعلم أن لها جاذبية

قد لا نتمكّن من رؤية المادة المظلمة أو لمسها

لكننا ماهرون في العثور على بصماتها في الكون كافة

يمكننا رؤية استخدام المادة المظلمة للجاذبية لتمزيق الأجرام أو دمجها

ونرصد عملها لعقود

،لنعد إلى 1933

الفيزيائي الأمريكي السويسري فريتز تزويكي" يتعقّب حركات غريبة"

في مجموعة مجرات بعيدة تسمّى عنقود كوما

يعلم أنه لا يرى الصورة كاملة

بعض المجرّات تُسرع حول العنقود بمعدّلات لا يمكن تفسيرها

ينظر "تزويكي" إلى تلك المجرات

ولو كانت الكتلة الموجودة هناك هي المجرات التي تراها

لتوقعت أن تتحرك تلك المجرات قرابة خمسين ميلاً في الثانية

وتظل مرتبطة ببعضها ولا تتباعد

في المقابل، رآها تتحرّك بسرعة ألف ميل في الثانية

عند تلك السرعات

ينبغي أن تتطاير المجرات بعيدًا عن العنقود كالشرر من الألعاب النارية

أدرك "تزويكي" حتمية وجود شيء إضافي

"في لغته "دونكلا ماتيريا

المادة المظلمة

المادة المظلمة

المادة المظلمة

اتضح أن عنقود كوما لـ"تزويكي" ليست حالة فريدة

بدأ الفلكيون برؤية ذات الحركيّات داخل المجرات أنفسها

في أنظمه لا تتحكّم بها سوى الجاذبية

فإن الأجرام الأبعد من المنتصف

تستغرق الوقت الأطول في إكمال دورتها

لكن في مجرات عديدة النجوم الخارجية تدور

تقريبًا بنفس معدّل النجوم في المنتصف

وكأنها أسطوانة صوتية

كل جزء من الأسطوانة يدور كقرص متواصل

تتحرّك النجوم بسرعة كبيرة حتى تظلّ متصلة بجاذبية المجرّة

ينبغي أن تتطاير نحو الفضاء

يأتي الفيزيائيون لكم بتفسير

تقبع المجرات في هالة أو كرة ضخمة من مادة مظلمة خفية

وتلك الكتلة الإضافية ما تسمح للنجوم بالدوران بسرعة

طوال الطريق نحو حافة المجرة

تخيّلوا قرصًا من العجينة

ثم تديرونها لعمل البيتزا

كلما أدرتموها ابتعدَت المناطق الطرفية أكثر فأكثر

في النهاية تنتهي العجينة بالتطاير بكل مكان

هذا ما قد يحدث للمجرة إن لم توجد المادة المظلمة

عندما تُدير عجينة البيتزا وتديرها أسرع وأسرع

لا تمسك نفسها

لوجود الغلوتين اللذيذ الذي يعمل كلاصق

المادة المظلمة هي غلوتين كوننا

بحساب الكتلة المطلوبة لربط

تلك النجوم الطرفية المتسارعة بالمجرة

تمكّن الفيزيائيون من تقدير

قَدْر المادة المرئية مقارنة بالمادة المظلمة

النتائج مذهلة

كل المادة التي اعتقدنا بوجودها إنما تمثّل 15% من كوننا

وكأنك ذهبتَ إلى مطعم

،وتترك 15% بقشيشًا متواضعًا هكذا الأمر

أعني ليست المادة الأغلب

قد لا نتمكّن من رؤيتها

لكن المادة المظلمة تؤلّف قرابة 85% من المادة برمّتها

أينما ننظر، نرى تأثيرها الثقالي

إنها تلصق المجرّات معًا كمجرّتنا درب التبانة

والنظرة المقرَّبة تُظهر أنه يمكن للمادة المظلمة أن تحني الضوء أيضًا

تسمّى عدسة الجاذبية

بوسع الجِرم الضخم أن يحني المكان والزمان

ويجب أن يتبع الضوء منحنى ذلك الزمان والمكان

التكتلات الضخمة لأي مادة تصنع عدسة الجاذبية

أظهرَت المادة المظلمة قوّتها في لَيّ الفضاء في حيلة قامت بها

بانفجار ضخمٍ في عنقود مجري بعيد

رُصد المستعر الأعظم رافسدال ،أول مرّة في نوفمبر 2014

المستعر الأعظم رافسدال أحد نتائجي المفضلة الحديثة

في المحاضرات الفلكية كافة

أذهلتني النتيجة

يتفجّر النجم، وينبعث ،الضوء في كل اتجاه

وبعضٌ منه يشقّ طريقه نحو الأرض

الأمر جيد حتى الآن هذا نموذجي

ظهر وميض

ثمّ ظهر آخَر

رأيناه مرّة أخرى وأخرى وأخرى

رأينا الانفجار في أربعة أجزاء في السماء

ثمّ بعد عام، ظهر انفجار خامس

في مكانٍ مختلف تمامًا في السماء

ماذا يجري؟

أثبت التحليل أن تلك الانفجارات المتعدّدة هي لنفس المستعر الأعظم

لكن بين ذلك النجم المحتضر ومقراباتنا

تستقرّ كتلة ضخمة من المادة المظلمة

عدسة ثقالية ضخمة

ما يعني أن بعض آشعة الضوء ستسلك مسارات أطول

وأعقد عبر تلك البقعة من الزمكان

عدسة المادة المظلمة تُحوّل مستعرًا أعظم

إلى عرضٍ ناري يدوم لعامٍ كامل

أثّرت المادة المظلمة على مسار الضوء من ذلك المستعر الأعظم

حيث أنه في بعض تلك المسارات

أضاف سنة ضوئية كاملة

استغرق الضوء سنة ضوئية إضافية حتى يصل إلينا

يوجد قطعًا شيءٌ هناك

يشوّه منظورنا للكون

هذا دليل دامغ على وجود المادة المظلمة

يفترض دليلٌ جديد أنه بدونها لما تواجدنا

الكون مليء بمادّة غير مرئية

كتلتها تحرف ضوء النجوم

تفترض عدسة الجاذبية أن المادة المظلمة تربط كوننا برمّته معًا

لعقود، آسرنا هذا الشبح الفضائي

لم نتمكّن أبدًا من تحديده

في 2021، أجرى فريقٌ دولي تجربة افتراضية لمحاولة التنبّؤ

أين ينبغي تواجد المادة المظلمة، بجعل الحواسيب

تخطّط موضعها الذي نعتقد أنها تقبع به

لأننا نعتقد كيف تسلك سلوكها

يمكننا تجسيم ما ينبغي أن تكون عليه في محاكاة الحواسيب الفائقة

عرّف الفريق الحواسيب كيف تحني المادة المظلمة الضوء

ثمّ طبّقوا القوّة الحاسوبية على 17 ألف مجرة غير مكتشَفة

صنع النموذج خريطة للمادة المظلمة

أعتقد أنه متى يتخيّل الكثيرون الكون على مدى أوسع

يعتقدون أنه ممل وأن كل شيء متّسق

لكن لا نرى ذلك

المدهش أنه على النطاق الأوسع للكون

نرى نمطًا محددًا

وعندما نقوم بالتقريب نرى ذلك البنيان المذهل

تلك الشبكة الكونية التي صنعتها المادة المظلمة

الحوالق المجدُولة للمادة المظلمة تمتدّ

لآلاف السنوات الضوئية عبر الكون

في تقاطعات المادة المظلمة المتركّزة، نجد المجرات تتكون

تنير السقالة المظلمة

لو تواجدَت المادة المظلمة، فيعتقد العلماء

أنها تؤلّف حتى 85% من المادة في الكون

وتتحكّم أيضًا بالـ15% المتبقية من المادة العادية

كالنجوم والكواكب ونحن

لو أصابوا، فقد لعبت المادة المظلمة دورًا حاسمًا

فعليًا في بناء الكون الذي نراه اليوم

،2021

الفلكيون المستخدمون لمرصد سكاي مابر" في أستراليا"

يوجهون عدسات بصرية متخصصة على مجرة قزمة تدعَى الطوقان-2

مرشحات "سكاي مابر" تفصل الضوء النجمي إلى طيف من الأطوال الموجية

لتكشف ضوءًا عتيقًا

إحدى أفضل الساعات التي نضعها في الكون

هو تطوّر الكيمياء

صحيح؟

تنامي العناصر الأعقد على مرّ الزمن

ليست النجوم سوى مصانع للتعقيد الكيميائي

تصدم الجسيمات معًا وتصنع عناصر أثقل

عبر عملية تسمّى الاندماج

كلما كان جيل النجوم أحدث كانت العناصر الكيميائية أعقد

البصمة الطيفية للطوقان-2 تكشف احتواء نجومه

على القليل من تلك العناصر الكيميائية الثقيلة

دليلٌ دعا الفيزيائيين الفلكيين لحساب عمر المجرة

تلك نجوم عتيقة للغاية من أبكر أيام الكون