لقد حاولوا ربط انفجارات أشعة جاما الغامضة في مركز درب التبانة مع شكلين من المادة المظلمة في وقت واحد

لا يُعرف سوى القليل جدًا عن المادة المظلمة (DM): في الواقع، فقط أنها تظهر نفسها من خلال الجاذبية. ومن خلال تأثيره على حركة النجوم والمجرات، استنتج العلماء وجود كتلة كبيرة في الكون، وهو أمر من المستحيل ملاحظته بشكل مباشر. علاوة على ذلك، لا يمكن تفسير سلوك المجرات إلا من خلال الكتلة المرئية في إطار نماذج الجاذبية القياسية. وهذه حجة قوية لصالح وجود مكون غير مرئي للمادة. صحيح أن ما تتكون منه المادة المظلمة بالضبط غير معروف: تمت مناقشة مجموعة متنوعة من المرشحين لدور جزيئاتها – من الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs) إلى المحاور، ولكن لا يمكن تأكيد أي منها. وعلى هذه الخلفية، لا تزال هناك مشكلة أخرى دون حل. يتم أحيانًا تفسير الزيادة في أشعة جاما التي لوحظت في مركز درب التبانة على أنها إشارة محتملة لفناء المادة المظلمة. ويُعرف الأخير باسم “فائض أشعة جاما المجرية”، وتم اكتشافه باستخدام تلسكوب فيرمي الفضائي. وهو يمثل إشعاعًا مستقرًا في نطاق جيجا إلكترون فولت ويتركز في المناطق الوسطى من المجرة. كما أنها ذات دلالة إحصائية: يمكن تفسير توزيعها المميز عبر السماء والطيف، من حيث المبدأ، من خلال إبادة جسيمات المادة المظلمة.

ولكن لم يتم العثور على إشارات مماثلة في المجرات القزمة، وهي الأجسام التي تتكون بالكامل تقريبًا من المادة المظلمة، وبالتالي تعتبر مختبرات كونية لمثل هذه الأبحاث. لقد قوض هذا التناقض منذ فترة طويلة تفسير الإشارة القادمة من مركز المجرة على أنها مظهر من مظاهر المادة المظلمة. الآن اقترح العلماء إحدى الطرق الممكنة لحل هذا التناقض. وفي عمل علمي جديد، نظروا في نموذج يتكون فيه DM من حالتين من الجسيمات المتشابهة في الكتلة – خفيفة وأثقل قليلاً. من المهم أن هذه ليست حقيقة ثابتة، ولكنها بناء نظري بحت، يمكن مقارنته في درجة المضاربة بالنماذج الأخرى. ووفقا لهذه الفرضية، يحدث إشعاع جاما فقط عندما تتفاعل الجسيمات من هذه الحالات مع بعضها البعض. ومع ذلك، فإن انتقال الجسيم إلى حالة أثقل يتطلب طاقة معينة. في ظروف مركز درب التبانة، حيث تكون سرعات الجسيمات أعلى، تكون مثل هذه التحولات ممكنة، ولهذا السبب يمكن أن تنشأ الإشارة. وفي المجرات القزمة، تكون السرعات أقل بكثير، ويتم قمع مثل هذه العمليات. وهذا هو السبب في عدم وجود إشعاع جاما فيها تقريبًا.

وبالتالي، يسمح لنا النموذج بشرح سبب وجود الإشارة في بيئة ما وغيابها في بيئة أخرى. لكن هذا لا يعني أن هذه هي الطريقة التي تعمل بها المادة المظلمة. علاوة على ذلك، فإن “فائض” إشعاع جاما في وسط المجرة نفسها قد يكون له تفسير فيزيائي فلكي تمامًا – على سبيل المثال، قد يرتبط بعدد من النجوم النابضة بالمللي ثانية. ونتيجة لذلك، فإن المقالة المنشورة على خادم ما قبل الطباعة بجامعة كورنيل، لا تقربنا كثيرًا من حل طبيعة المادة المظلمة، ولكنها توضح مدى مرونة النماذج النظرية. واليوم هناك عشرات الفرضيات المتنافسة في هذا المجال، وليس لأي منها دليل قاطع. الشيء الوحيد المؤكد للعلماء اليوم هو وجود كتلة غير مرئية في الكون. ولكن ما هو عليه حقا لا يزال موضع تساؤل.