ربما تكون المادة المظلمة قد أبطأت نمو المجرات بدلاً من تسريعها

تشكل المادة المظلمة حوالي 85% من المادة الموجودة في الكون. لكن طبيعتها لا تزال مجهولة. ومع ذلك، ليس لدى العلماء شك كبير في وجود هذه المادة الغامضة: فتأثير جاذبيتها على المجرات هو الذي يجمعها معًا. في النموذج الكوني القياسي ΛCDM، تؤثر المادة المظلمة على تطور الكون بشكل أساسي من خلال الجاذبية. ومع ذلك، تشير بعض النماذج النظرية إلى احتمال وجود تفاعلات إضافية بين جسيماتها الافتراضية – “قوى مظلمة” غريبة لا ترتبط بالمادة العادية. ولا يمكن تحديد هذه القوى إلا بشكل غير مباشر، من خلال تأثيرها على تكوين ونمو الهياكل الكونية. قام مؤلفو العمل العلمي الجديد بدراسة إحدى أبسط الإصدارات لمثل هذه الفكرة (على الرغم من أنها بعيدة عن أن تكون مقبولة بشكل عام). في نموذجهم، هناك قوة إضافية بين جسيمات المادة المظلمة، يحملها جسيم عددي خفيف جدًا. للوهلة الأولى، من المفترض أن يؤدي مثل هذا التفاعل إلى تقوية التجاذب بين كتل المادة المظلمة ومساعدة الهياكل على النمو بشكل أسرع. ومع ذلك، أظهر التحليل التفصيلي أن كل شيء أكثر تعقيدًا.

لقد عززت القوة المظلمة الإضافية بالفعل “الالتصاق” المحلي للمادة المظلمة، ولكنها أثرت في الوقت نفسه على التطور العام لكثافتها في الكون. ونتيجة لذلك، فإن هذه التأثيرات تعوض بعضها البعض بشكل كامل تقريبًا. بالنسبة لعمليات رصد عدسة الجاذبية الضعيفة، والتي تعتبر حساسة للكتلة الإجمالية للمادة وتوزيعها، اختفى تقريبًا التعزيز المتوقع لنمو البنية. كما أخذ الباحثون في الاعتبار القيود التي فرضتها قياسات إشعاع الخلفية الكونية الميكروي المتبقي من الانفجار الكبير. لقد اتضح أن نماذج القوة المظلمة المتوافقة مع هذه البيانات تتطلب مساهمة أكبر من الطاقة المظلمة في أواخر الكون. وهذا بدوره لم يعد يؤدي إلى تأثير محايد، بل إلى قمع ملحوظ لنمو الهياكل الكونية مقارنة بـ ΛCDM. في السيناريوهات الأكثر تعقيدًا، كانت كتلة الحامل على الأقل غير صفرية. صحيح أن هذا لم يحسن الوضع: على الرغم من أن بعض التأثيرات التعويضية أصبحت أضعف، إلا أن الجسيمات الحاملة نفسها قدمت مساهمة إضافية في الديناميكيات الكونية، ونتيجة لذلك، أعاقت بشكل أكبر تكوين الهياكل الكبيرة.

وأظهرت نتائج الدراسة، التي نشرت في مجلة علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكية، أن النماذج البسيطة للقوة الإضافية من غير المرجح أن تفسر الشذوذات الكونية المرصودة المرتبطة بنمو الهياكل. على العكس من ذلك، يتوقعون التأثير المعاكس. وفي الوقت نفسه، لم يستبعد مؤلفو المقال وجود تفاعلات أكثر تعقيدًا للمادة المظلمة. وهذا يعني أن النظريات المستقبلية يجب أن تأخذ في الاعتبار القيود الصارمة الناشئة عن عمليات رصد إشعاع الخلفية الكونية الميكروي والبنية واسعة النطاق للكون. على الرغم من أن طبيعة المادة المظلمة تظل واحدة من الألغاز الرئيسية في الفيزياء الحديثة، إلا أن العلماء ليس لديهم شك كبير في وجودها. وفي الوقت نفسه، لم يتم تأكيد أي من الفرضيات العديدة التي تربطه بالجسيمات الأولية. وكذلك الافتراضات حول وجود قوى الظلام. ولذلك، يواصل الباحثون البحث عن الخصائص الجديدة للمادة المظلمة والتفسيرات البديلة للظواهر الكونية.