تكتل كثيف من المادة المظلمة، وليس ثقبًا أسود فائق الكتلة، قد يكون في مركز مجرة درب التبانة

الأرجنتين - وكالة أنباء إخباري

تكتل كثيف من المادة المظلمة، وليس ثقبًا أسود فائق الكتلة، قد يكون في مركز مجرة درب التبانة

لطالما ساد الإجماع العلمي لسنوات بأن ثقبًا أسود فائق الكتلة (SMBH) يستقر في قلب مجرة درب التبانة. هناك أدلة وفيرة تشير إلى أن هذا الثقب الأسود، المعروف باسم Sagittarius A-star (Sgr A*)، يتمركز في المركز المجري (GC). ومع ذلك، ظلت بعض الشكوك قائمة حول طبيعته الدقيقة.

لا شك في وجود جسم استثنائي الضخامة في المركز المجري، وهذا بالضبط ما يصفه الثقب الأسود فائق الكتلة. من أقوى الأدلة التي تدعم وجود هذا الجسم الهائل هي حركة النجوم المعروفة باسم "نجوم S" (S-stars). مداراتها السريعة حول المركز المجري تشير بقوة إلى وجود ثقب أسود فائق الكتلة تبلغ كتلته حوالي أربعة ملايين ضعف كتلة الشمس. بالإضافة إلى ذلك، توجد مصادر غازية أخرى تُعرف بـ "مصادر G" (G-sources) في المنطقة، وهي سحب غازية ضخمة تدور مداراتها أيضًا حول جسم هائل. وفي عام 2022، بدا أن تلسكوب أفق الحدث (Event Horizon Telescope) قد حسم الأمر بصورته لـ "ظل" الثقب الأسود محاطًا بمواد ساخنة تدور حوله.

لكن هذا التفسير لا يقنع الجميع. توجد العديد من الجهود البحثية المضمنة بعمق في الأدبيات العلمية تشير إلى أنه بدلاً من ثقب أسود، قد يكون هناك جسم هائل مصنوع من البوزونات أو فيرميونات المادة المظلمة هو ما يشغل المركز المجري. وتدعم أبحاث جديدة نُشرت في مجلة "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" هذه الفكرة، مقترحة أن ما يستقر حقًا في المركز المجري لمجرتنا هو تكتل ضخم من المادة المظلمة الفرميونية.

يحمل هذا البحث عنوان "ديناميكيات نجوم S ومصادر G التي تدور حول جسم فائق الكتلة يتكون من المادة المظلمة الفرميونية". المؤلفة الرئيسية للدراسة هي فالنتينا كريسبو، من معهد فيزياء الفلك في لا بلاتا بالأرجنتين. وفي ورقتهم البحثية، يوضح المؤلفون: "تحيط بـ Sgr A* مجموعة من النجوم الشابة والضخمة تتعايش مع مجموعة من الأجسام المغلفة بالغبار، والتي يمكن استخدام بياناتها الفلكية لفحص طبيعة Sgr A*". ويضيفون: "تم مؤخرًا اقتراح سيناريو بديل لسيناريو الثقب الأسود (BH) يتمثل في جسم فائق الكتلة يتكون من المادة المظلمة الفرميونية ذاتية الجاذبية (DM)".

تفسير المادة الفرميونية ينص على أن المادة المظلمة يمكنها تفسير حركة النجوم بنفس الطريقة التي يفسرها بها الثقب الأسود فائق الكتلة. تفترض المادة المظلمة بنية تتكون من نواة كثيفة وهالة مخففة (dense core–diluted halo morphology)، مما يفسر كلاً من حركة نجوم S ومنحنى دوران المجرة، كما كشفه مسبار Gaia الفضائي. والأكثر إقناعًا، أن هذا التفسير يمكنه أيضًا تفسير الميزات الشبيهة بالظل في صورة Sagittarius A* التي التقطها تلسكوب أفق الحدث. يؤكد المؤلفون أن تفسير المادة المظلمة الفرميونية "يمكنه أيضًا إنتاج ميزات شبيهة بالظل بأحجام متوافقة مع قياسات تعاون EHT عند تطبيقها على مجرات شبيهة بدرب التبانة".

تُعد الفيرميونات بشكل أساسي جسيمات دون ذرية خفيفة. بعضها جسيمات أولية مثل الكواركات والليبتونات، وبعضها جسيمات مركبة. وتشمل هذه جميع الباريونات، بالإضافة إلى بعض الذرات والنوى الذرية. وتشمل الفيرميونات المركبة أيضًا البروتونات والنيوترونات، وهي اللبنات الأساسية للمادة العادية. الفكرة الأساسية هي أن الفيرميونات تخضع لمبدأ الاستبعاد لباولي (Pauli exclusion principle). هذا يعني أنها لا يمكن أن تنهار إلى تفرد (singularity)، ولكنها لا تزال قادرة على تكوين جسم كثيف بما يكفي ويمتلك جاذبية كافية لتفسير حركة نجوم S، وسحب G، وغيرها من الأدلة التي تُستخدم عادة لدعم فرضية الثقب الأسود فائق الكتلة.

يقترح المؤلفون أن الفيرميونات المظلمة لا تتفاعل كهرو مغناطيسيًا. بدلاً من ذلك، مثل المادة المظلمة، تتفاعل فقط من خلال الجاذبية. الفيرميونات المظلمة هي نفس نوع الجسيمات المستخدمة لتفسير هالات المادة المظلمة حول المجرات. ويقول الباحثون إنه في ظل الظروف المناسبة، يمكن لهذه الفيرميونات أن تنهار إلى تركيزات كثيفة للغاية في مراكز المجرات. ويمكن لهذه التركيزات المنهارة من فيرميونات المادة المظلمة أن تحاكي ما نعتقد أنه ثقوب سوداء فائقة الكتلة.

في عملهم، اختبر الباحثون نوعين مختلفين من الفيرميونات: 56 كيلو إلكترون فولت (keV) و 300 كيلو إلكترون فولت (keV). الفيرميونات ذات 56 كيلو إلكترون فولت تخلق نواة أقل كثافة، بينما الفيرميونات ذات 300 كيلو إلكترون فولت تخلق نواة أكثر كثافة. كلا النموذجين يمكنهما تفسير مدارات نجوم S وسحب G. وكانت معلمات مداراتها تختلف بأقل من واحد بالمائة مقارنة بنماذج الثقوب السوداء.

Ekhbary News Agency