في مكان بعيد من أعماق الكون الواسع اللا نهائي، موجود واحد من أغرب الألغاز اللي لحد قريب مكانش حد يعرفها ولا حتى يتصور إنها موجودة.
الألغاز دي هي عبارة عن نوع معين من الكواكب أغرب من الخيال، وفوق مستوى التصورات البشرية.
كواكب كاملة بتتكون من المادة المظلمة أو الـDark Matter، وكلها بتكون غير مرئية ومنقدرش نتعرف عليها إلا بسبب تأثير جاذبيتها، وبسبب جزيئات الغازات اللي بتتجمع حواليها وبتخليها تلمع في قلب الفضاء، بالظبط زي الثقوب السوداء.
تعالى بقى معايا النهارده أحكيلك عن الموضوع المذهل ده، وخلي بالك إن اللي هنتكلم فيه يعتبر شيء لسه جديد على علم الفلك والفيزياء الكونية في العالم كله، ومش هتلاقي لسه حد سمع عنه أو تكلم عنه كتير.
فركز بقى معايا في اللي جاي، عشان هيكون أغرب من أي حاجة سمعت عنها أو تصورتها قبل كده.
هات كوباية شايك الحلوة والنعناع، ويلا بينا.
كيف عرف العلماء بوجود المادة المظلمة؟
بص يا سيدي، في البداية كده، وعشان نقدر نفهم مع بعض يعني إيه كواكب المادة المظلمة، لازم نفهم الأول هي إيه المادة المظلمة دي أساسًا.
الحقيقة إن القصة دي بدأت زمان شوية في أوائل القرن العشرين، وتحديدًا سنة 1933.
ساعتها كان العالم الأمريكي السويسري فريتز زويكي Fritz Zwicky، بيحاول إنه يحسب كتلة المجرات البعيدة في الكون، ويشوف هي قد إيه بالظبط، مجرد فضول علمي بسيط مالوش هدف محدد.
بس الفضول ده خلاه يوصل لاكتشاف مرعب حرفيًا، وأغرب من كل اللي كان ممكن يتصوره.
الوسيلة اللي كان بيقيس بيها مقدار الكتلة بتاعت المجرات دي كانت بسيطة، هو في الواقع كان عنده طريقتين عشان يعمل ده.
أول طريقة هي إنه يقيس مدى لمعان الضوء اللي جاي من المجرة كلها، بكل النجوم والأجسام اللي فيها.
التانية هي إنه يقيس سرعة حركة ودوران النجوم اللي في مراكز المجرات، ويقارنها بسرعة حركة النجوم اللي على الأطراف بتاعت المجرة، من هنا يستنتج الكتلة الإجمالية للمجرة كلها.
نتائج مرعبة
لحد كده والموضوع سهل وبسيط.
بس المرعب بقى كان إن كل واحدة من الطريقتين دول طلعت نتيجة مختلفة بشكل مهول، ومستحيل تمامًا يكون صحيح.
هتسألني ليه، هقولك عشان الطريقة الأولى اللي كانت بتقيس حاجة مرئية لينا كبشر، اللي هي معدل لمعان المجرة، استنتجت إن مقدار الكتلة أقل بـ400 مرة من الطريقة التانية اللي كانت بتقيس التأثيرات الناتجة عن الحاجات اللي إحنا مش بنشوفها، اللي هي سرعة دوران النجوم في المركز والأطراف!
ما هي المادة المظلمة؟
معنى كده إن في حاجة خفية ومظلمة إحنا مش شايفينها، موجودة جوه المجرات وفي كل حتة من الكون، والحاجة دي عبارة عن مادة غريبة وخفية تمامًا مبتظهرش لينا خالص، ومش بتتفاعل مع المادة الطبيعية اللي إحنا نعرفها بأي شكل غير بالجاذبية فقط.
المادة دي كتلتها أكبر بمئات الأضعاف من كتلة كل حاجة إحنا بنشوفها في الكون كله، لدرجة إن كتلة الكون المرئي ده كله، هي مش أكتر من 5% بس من حجم الكون الحقيقي اللي موجود فعلًا!
من هنا بقى تولد مصطلح المادة المظلمة أو الـDark Matter، وتحول على مدار السنين لواحد من أكبر الألغاز الغامضة اللي بتواجه علم الفيزياء كله.
محدش عارف يفهم هي إيه بالظبط، وإزاي في حاجة تقيلة وليها جاذبية وموجودة بالقدر الهايل ده في كل حتة من الكون، بس مش بنشوفها ولا بنقدر نتفاعل معاها كإنها مش موجودة!
المادة المظلمة في أبحاث علم الكون
كتير أوي علماء الفيزياء حاولوا يدوروا على المادة المظلمة دي، أو يكشفوا عنها في المختبر.
على سبيل المثال، معجل سيرن اللي موجود على حدود سويسرا، اللي هو يعتبر أكبر معمل فيزيائي في العالم، وأكبر مصادم جسيمات ذرية في التاريخ، فكرته الأساسية هي إنه بيسرع الجسيمات الذرية وبيخبطها في بعضها عشان تتحلل لمكوناتها الأساسية.
واحد من أهم أهدافه هي إنه يوصل لرصد المادة المظلمة دي ويعرف هي متكونة من إيه، بس لسه لحد دلوقتي محدش لقاها ولا رصدها، ولا قدرنا شكلها إيه ولا خصائصها إيه، ولا عندنا أدنى فكرة.
عشان كده دايمًا كان السؤال اللي بيسأله العلماء لنفسهم: ليه؟ ليه المادة دي برغم إن نسبتها في الكون أكبر بعشرات الأضعاف من المادة الطبيعية، مش بتظهر لنا ولا بتطلع في ناتج أي تجربة فيزيائية بنعملها؟!
كإنها مش موجودة في الكون بتاعنا من الأساس، أو على الأقل مش موجودة في الجزء اللي إحنا فيه من الكون، وموقعها في أماكن بعيدة وغير معروفة لينا.
سبب عدم ظهور المادة المظلمة
كلام ونظريات كتير خرجت عشان تفسر الموضوع ده، بس يمكن أغربهم، كانت النظرية اللي لسه طالعة من أيام.
بتقولك إن السبب اللي بيخلينا مش بنلاقي المادة الغامضة دي في أي حتة مهما دورنا، إن المادة دي في الواقع مش موجودة بشكل حر، بل كلها متجمعة مع بعضها في أجسام غريبة وخفية.
موجودة معانا في الكون بتاعنا، بس بعيد جدًا على خط المسافات وقديمة جدًا على خط الزمن نفسه.
الأجسام غير المرئية دي بيبقى حجمها قد الكواكب، لكن كتلتها كبيرة وضخمة أقرب لكتل النجوم نفسها! وموجودة بعدد كبير جدًا في كل حتة من الكون، ومتكونة بالكامل من المادة المظلمة!
طب إزاي؟! ركز بقى معايا في الكلام اللي جاي ده، عشان للوهلة الأولى هتحسه غريب ومش هتصدق، بس أوعدك إنه هيبهرك وهيغير تفكيرك في كل حاجة كنت فاكر إنك تعرفها عن الطبيعة الحقيقية للكون.
هل ساهمت النجوم المظلمة في نشأة هذا الكون؟
بص يا عم، في بداية نشوء الكون نفسه، وبعد الانفجار الكبير، الكون كانت حرارته عالية جدًا لدرجة إنه كان عبارة عن بلازما شديدة السخونة، حرارتها بتوصل لآلاف الدرجات المئوية.
بسبب الحرارة العالية جدًا دي، فكل حاجة في الكون كانت عبارة عن ذرات وأنوية، ومكانش في فرصة لإن الذرات دي تقدر تستقر وتتجمع مع بعضها عشان تكون أي عناصر كيميائية، أو تسمح بتكون أي نجوم ولا كواكب ولا مجرات.
بس المادة المظلمة زي ما قلنا، هي مادة خفية ومش بتتفاعل مع أي حاجة معروفة لينا في الكون، يعني مش بتتأثر حتى بالحرارة.
بالتالي هي كانت حرة تمامًا لإنها تبدأ تتجمع مع بعضها، وتكون كواكب غريبة ومظلمة تمامًا، وخفية حتى عن العين البشرية.
كواكب بتتكون من مادة مش مجرد مبتعكسش ضوء، لأ دي مبتتفاعلش أصلًا معاه، وبيعدي من بينها كإنها مش موجودة!
الكواكب الخفية الغامضة دي بدأت تتكون قبل النجوم والكواكب والمجرات العادية اللي إحنا نعرفها بكتير.
يعني كانت موجودة قبل وجود الضوء نفسه، وقبل ما الكون ياخد شكله المعروف، وعمرها الحقيقي أقدم من عمر أي حاجة إحنا بنقدر نشوفها في السما، وفضلت موجودة لوحدها لفترة طويلة حبتين.
اقرأ أيضاً: القوة الخامسة للطبيعة
تعرف على: نظرية الوقت الشبحي
اقرأ أيضاً: قنبلة الثقب الأسود
بداية نشأة الكون
بس بعد ما حرارة الكون بدأت تهدى، وبدأت الذرات تستقر لدرجة تسمح بتكون العناصر الأولية، بدأ الكون للمرة الأولى ياخد شكله المعروف.
من وسط الظلام اللا نهائي ده، فجأة بدأت نقط كتير تتولد وتنور، ودي كانت لحظة ميلاد النجوم، وبعدها بآلاف السنين، المجرات نفسها.
لكن المذهل بقى، هو إن قبل ما النجوم تتكون، وفي المرحلة اللي كانت لسه فيها الغازات الأولية بتتشكل، قبل ما تتجمع مع بعضها وتعمل شرارة الاندماج النووي، جزء كبير من العناصر دي بدأ ينجذب للكواكب الخفية القديمة جدًا دي، ويدور حواليها!
أول عنصر المفروض إنه تجمّع حوالين الكواكب دي في طبقة سميكة من الغاز، هو الهيليوم، لإنه أول عنصر تكوّن في تاريخ الكون كله، وبعدين تكوّنت طبقة سميكة تانية من الهيدروجين، اللي هو تاني عنصر ظهر بعد الانفجار الكبير.
طبقات الهيدروجين والهيليوم دول بقى مع الجاذبية الشديدة، بدأوا يحتكوا ببعضهم ويسخنوا، ويتوهجوا بالحرارة دي في قلب الفضاء بنور خافت شبه النجوم كده.
ما هي مكونات المادة المظلمة؟
لو أنت جيت بقى وحاولت تغوص جوه واحد من الكواكب دي عشان تشوف إيه اللي موجود جواه، فالتجربة بالنسبة لك هتكون مذهلة.
أنت في الأول هتلاقي نفسك قدام جسم ضخم جدًا متوهج وحرارته عالية، وبعدين هتعدي من جوه طبقة الهيدروجين والهيليوم المتوهجة، وهتلاقي نفسك فجأة في وسط الفراغ نفسه!
لو بصيت حواليك في كل الاتجاهات، مش هتبقى شايف أي حاجة محوطاك غير كورة ضخمة من البلازما المتوهجة، اللي ناتجة من احتكاك الهيليوم والهيدروجين!
ده عشان المادة المظلمة اللي متكون منها الكوكب مش بتتفاعل مع أي مادة تانية في جسمك بأي شكل، فبالتالي مش هتلاقي حتى سطح تقف عليه.
هتفضل تسقط للمركز غير المرئي بتاع الكوكب كإنك في قلب كون صغير جدًا، متكون من فراغ أسود مالوش معالم ولا ملامح، وحدوده هي كورة متوهجة في جميع الاتجاهات!
ما الذي تخبئه المادة المظلمة؟
المذهل بقى في الموضوع، واللي يخلينا نقدر نكتشف الكواكب دي، هو إن احتكاك طبقة الهيدروجين والهيليوم اللي حواليهم دي مع مرور الوقت بيوصل لمرحلة حركة، بتسبب شرارة اندماج نووي ضخمة جدًا.
زي اللي بتحصل مع النجوم بالظبط، بس الفرق هو إنها في الحالة دي بتسبب انبعاثات وانفجارات نووية هايلة، ممكن تتفوق في لمعانها وقوتها على انفجارات النجوم أو الـSupernova نفسها!
الانفجارات دي مبتأثرش في الكوكب المظلم نفسه خالص، عشان زي ما قلنا هو أصلًا متكون من مادة مبتتفاعلش مع المواد الطبيعية بأي شكل.
بس الإنفجارات اللي بتخرج منه دي المفروض إنها تكون غنية جدًا بالجسيمات عالية الطاقة، اللي زي جسيمات أشعة إكس X-Rays.
لماذا يؤمن الفلكيون بالمادة المظلمة؟
المبهر بقى إن علماء الفلك فعلًا بقالهم فترة طويلة بيلاقوا أماكن كتير جدًا في الكون بتتوهج بأشعة إكس دي، ومش متأكدين إيه المصدر بتاعها!
في بعض المصادر تم تأكيد إنها جاية من ظواهر كونية معروفة لينا، ومصادر تانية مجهولة تمامًا بالنسبة لهم.
ممكن جدًا تكون هي بالفعل كواكب الطاقة المظلمة دي، ونكون اكتشفناها بالفعل بقالنا زمن طويل، وحتى مكناش نعرف إننا اكتشفناها، ولا عندنا أدنى فكرة عن ماهيتها وطبيعتها الحقيقية!
تخيل أنت بقى، تخيل إن ممكن يكون موجود في الكون لسه سر غامض وعظيم زي ده، لسه إحنا ما شفناهوش ولا تخيلنا وجوده قبل كده.
كواكب كاملة خفية وغير محسوسة، مبنقدرش نشوفها ولا نعرف إنها موجودة إلا بسبب جاذبيتها اللي بتشد ليها غازات وبتخليها تتوهج في قلب الضلمة!
أعظم أسرار الكون
إيه اللي يمنع إن الكواكب دي –لو كانت موجودة فعلًا– تكون جزء من كون كامل خفي وغير مرئي بالنسبة لنا، ويكون عايش عليها كائنات تانية مبنقدرش نشوفها ولا نحس بوجودها، برغم إنها مالية كل حتة في الكون بلا استثناء؟!
بالمثل، نطلع إحنا كمان بالنسبة لهم جزء من كون مختلف، هما مبيقدروش يشوفوه ولا يحسوا بيه إلا من خلال الجاذبية، وميعرفوش إننا موجودين، ولا عمرهم تخيلوا شكلنا ولا عالمنا قبل كده!
تخيل إن ممكن نكون كلنا عايشين في كون واحد، بس هيفضل الفضاء والمسافات، والزمن نفسه بكل عظمته وقوته، يفصل ما بيننا إحنا الاتنين، وعمره ما هيجمعنا أبدًا.
وهنفضل دايمًا عايشين عمرنا كله في قلب لغز أزلي، مالوش نهاية ولا قرار، اسمه الكون.
* تنويه: الأفكار المذكورة في المقال لا تعبر بالضرورة عن رأي الموقع.
*************
لمتابعة قناة اليوتيوب لأكاديمية بالعقل نبدأ، اضغط هنا
لقراءة المزيد من المقالات، اضغط هنا
