المادة المظلمة
المادة المظلمة هي شكل غير مرئي من المادة لا يُصدر ضوءًا ولكنه يكشف عن نفسه من خلال الجاذبية، وتشكل معظم المادة في الكون وتُشكل المجرات والبنية الكونية.
Definition
المادة المظلمة هي شكل غير مضيء وغير باريوني من المادة يتفاعل بشكل أساسي من خلال الجاذبية، ويُستدل عليها من تأثيراتها الجاذبية على المادة المرئية والضوء، وهي ضرورية لتفسير ديناميكيات المجرات والعناقيد وتكوين البنية الكونية.
Scope
يغطي هذا المجال الأدلة الجاذبية على وجود المادة المظلمة من منحنيات دوران المجرات، وعناقيد المجرات، والعدسية التثاقلية، وخلفية الكون الميكروية، والمرشحات الجسيمية الرائدة والنماذج النظرية لهويتها، والجهود التجريبية للكشف عنها بشكل مباشر أو غير مباشر أو من خلال إنتاجها في المصادمات.
Sub-topics
Core questions
- ما هو الدليل على وجود المادة المظلمة؟
- مما قد تتكون المادة المظلمة؟
- كيف يمكن الكشف عن المادة المظلمة؟
Key concepts
- المادة المظلمة الباردة
- منحنيات الدوران
- العدسية التثاقلية
- عناقيد المجرات
- الوفرة المتبقية
- الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs)
- المادة غير الباريونية
Key theories
- المادة المظلمة الباردة
- معظم المادة في الكون غير باريونية وتتحرك ببطء، أو باردة، مما يسمح لها بالتكتل جاذبيًا وبذر تكوين المجرات والبنية واسعة النطاق كما هو الحال في نموذج لامدا-CDM القياسي.
- التناقض في الكتلة الديناميكية
- تشير السرعات المدارية للنجوم والمجرات إلى وجود كتلة جاذبة أكبر بكثير مما يمكن أن تفسره المادة المرئية، وهو الدليل الأصلي وما زال مركزيًا على وجود المادة المظلمة.
Clinical relevance
تُعد المادة المظلمة ضرورية للنموذج الكوني القياسي: فهي تُشكل حوالي ربع ميزانية الطاقة الكونية، وتوفر السقالات الجاذبية التي تتشكل عليها المجرات والعناقيد، وهي مطلوبة لتناسب خلفية الكون الميكروية، ومنحنيات دوران المجرات، والبنية واسعة النطاق في آن واحد.
History
استنتج زويكي وجود كتلة مفقودة في عناقيد المجرات عام 1933، وجعلت منحنيات دوران المجرات المسطحة التي قدمها روبن وفورد في السبعينيات القضية مقنعة؛ ثم أثبتت الأدلة اللاحقة من العدسية، وعنقود الرصاصة، وخلفية الكون الميكروية أن المادة المظلمة حجر الزاوية في علم الكونيات، على الرغم من أن هويتها الجسيمية لا تزال مجهولة.
Debates
- المادة المظلمة الجسيمية مقابل الجاذبية المعدلة
- بينما تفضل معظم الأدلة شكلاً جديدًا من المادة، يقترح البعض أن تعديلات الجاذبية يمكن أن تحاكي المادة المظلمة على المقاييس المجرية؛ إن نجاح المادة المظلمة الباردة على المقاييس الكونية والملاحظات مثل عنقود الرصاصة تفضل بقوة التفسير الجسيمي ولكن الجدل مستمر.
Key figures
- Fritz Zwicky
- Vera Rubin
- Jeremiah Ostriker
- James Peebles
Related topics
Seminal works
- zwicky1933
- rubin1970
Frequently asked questions
- كيف نعرف أن المادة المظلمة موجودة إذا لم نتمكن من رؤيتها؟
- جاذبيتها قابلة للكشف: فهي تثني الضوء، وتحتفظ بالمجرات سريعة الحركة في العناقيد، وتسطح منحنيات دوران المجرات، وتشكل خلفية الكون الميكروية، وكل ذلك يشير باستمرار إلى وجود كتلة أكبر بكثير مما توفره المادة المرئية.
- هل يمكن أن تكون المادة المظلمة مجرد مادة عادية يصعب رؤيتها؟
- توجد مادة عادية خافتة، لكنها لا تستطيع تفسير الإجمالي: يحد التخليق النووي للانفجار العظيم وخلفية الكون الميكروية الباريونات ببضعة بالمائة من ميزانية الطاقة، لذا يجب أن تكون معظم المادة المظلمة مادة غير باريونية.