المجرات تطرد المادة بقوة أكبر مما كان متوقعًا
يُظهر تحليل جديد أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة في المجرات ترمي المادة الباريونية بقوة أكبر بكثير مما كان يُعتقد سابقًا، مما يفسر الغاز الكوني المفقود منذ زمن طويل. جمع باحثون في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، ملاحظات للخلفية الكونية للموجات الدقيقة لرسم خريطة كيفية انحراف هذه المادة العادية عن المادة المظلمة. تبرز النتائج الدور القوي للثقوب السوداء في تشكيل توزيع الكتلة في الكون.
لسنوات، حار المتخصصون في علم الكونيات في مكان المادة الباريونية، المادة العادية المكونة من جسيمات مثل البروتونات والنيوترونات التي تشكل النجوم والكواكب والغاز. بينما تهيمن المادة المظلمة على الكون، بدت الباريونات غائبة جزئيًا، مع نسبة قليلة فقط محبوسة في النجوم والباقي كغاز منتشر وصعب الكشف.
عالجت بوريانا هاذييسكا في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، وفريقها هذا من خلال تحليل الخلفية الكونية للموجات الدقيقة، الوهج المتبقي من الانفجار العظيم. فحصوا كيف ترمي المادة الباريونية ظلالًا على هذه الإشعاع وكيف تشوه الحقول الجاذبية من الأجسام الضخمة إياها. سمح ذلك لهم بتحديد المواقع التي تلتصق فيها المادة الباريونية بهالات المادة المظلمة وأين تنفصل، سواء داخل المجرات أو عبر الفضاء بين المجرات.
تظهر النتائج أن المادة الباريونية أكثر انتشارًا من المادة المظلمة، مما يشير إلى أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة في مراكز المجرات تطردها بعنف غير متوقع. "تتكون المادة من المادة المظلمة، وهي المكون الرئيسي، والمادة الباريونية أو، بشكل أساسي، الغاز. بالنسبة لذلك الغاز، فقط حوالي بضعة في المئة في شكل نجوم، والباقي في شكل غاز منتشر," شرحت هاذييسكا.
يثني الخبراء على العمل لتوضيح تأثيرات الثقوب السوداء. "فهم كيفية حدوث هذه العملية بالضبط وقوتها، أي كمية المادة التي يمكن طردها فعليًا من مجرة معينة ظلت [حتى الآن] غامضة للغاية," قال كولين هيل في جامعة كولومبيا. "يمنحنا مسبارًا تكميليًا لفهم دور الثقوب السوداء فائقة الكتلة في نقل الغاز حول المجرات," أضاف أليكس كروليوسكي في جامعة ووترلو.
يمكن لهذه الرؤى أن تحل الجدلات حول تكتل الكون، حيث يجمع الجاذبية المادة. يخطط الفريق لدمج المزيد من البيانات، مثل الانفجارات الراديوية السريعة التي تمر عبر الغاز. "لا يزال مطلوبًا 'إحصاء باريوني' أفضل مع عدم اليقين الأقل," لاحظ مايكل شول في جامعة كولورادو بولدر. تأمل هاذييسكا أنه قد يكشف عن انحرافات عن علم الكونيات القياسي، خاصة في سلوك المادة المظلمة. يظهر الدراسة في Physical Review D (DOI: 10.1103/kclp-x5j1) وarXiv (DOI: 10.48550/arXiv.2507.14136).