المادة تشكل نسبة ٣١٪ من مجمل المادة والطاقة في الكون وفقاً لبحث جديد

لعل أكثر الأسئلة المثيرة والمهمة في علم الكونيات سؤالنا «ما هي نسبة المادة الموجودة في الكون؟». وقد نجح فريق دولي يضم علماء في جامعة تشيبا من  قياس النسبة الإجمالية من المادة للمرة الثانية.

وقد قال الفريق في تقريره في أستروفيزيكال جورنال أن المادة تشكل نسبة ٣١٪ من مجمل المادة والطاقة في الكون. وأن ما تبقى يتكون من الطاقة المظلمة.

تحديد نسبة المادة في الكون

يقول المؤلف الأول د. محمد عبدالله من المعهد القومي للبحوث الفلكية والجيوفيزيقية المصري، وجامعة شيبا في اليابان: يعتقد علماء الكون أن ٢٠٪ فقط من المادة الإجمالية مكونة من مادة عادية أو باريونية. وتشمل النجوم والمجرات والذرات والحياة. ويتكون ما يقارب ٨٠٪ من المادة المظلمة. ولم تكتشف طبيعتها الغامضة بعد، ولكنها قد تتكون من جسيمات دون ذرية لم تكتشف بعد أيضاً.

وتقول المؤلفة المشاركة البروفيسورة غيليان ويلسون: استخدم الفريق طريقة مثبتة لتحديد إجمالي المادة الموجودة في الكون. وهي مقارنة عدد العناقيد المجرية وكتلتها المرصودة في وحدة الحجم مع نماذج المحاكاة العددية.

طريقة الحساب

إن عدد العناقيد المرصودة في الوقت الحاضر -ما يسمى غزارة أو وفرة العناقيد- حساس جداً للشروط الكونية، وبخاصة الكمية الإجمالية للمادة.

يقول أناتولي كلوبين من جامعة فرجينيا: فزيادة النسبة المئوية لإجمالي المادة في الكون ستؤدي إلى تشكل المزيد من العناقيد. ويصعب بالطبع قياس كتلة أي عنقود مجري بدقة لأن معظم المادة مظلمة، ولا يمكننا رؤيتها مباشرة بالتلسكوب.

وللتغلب على هذه الصعوبة أجبر الفريق على استخدام تقنية التعقب غير المباشر لكتلة العنقود. واعتمدوا في ذلك على فكرة أن العناقيد الأعلى كتلة تحوي مجرات أكثر مما تحوي العناقيد الأقل كتلة (العلاقة بين كتلة العنقود ووفرة المجرات). ولأن المجرات تتكون من نجوم لامعة يمكن الاستفادة من عدد مجرات كل عنقود لتحديد كتلة العنقود بصورة غير مباشرة.

وقد تمكن الفريق عن طريق قياس عدد المجرات في كل عنقود في عينتهم، من خلال مسح سلووان الرقمي للسماء من تقدير الكتلة الإجمالية لكل عنقود. ليتمكنوا بعدها من مقارنة عدد عناقيد المجرات المرصودة وكتلتها في وحدة الحجم مع نماذج تنبؤية من نمذجات عددية.

ونتيجة التقاطع بين الرصد والنمذجات تبين أن الكون يتألف من ٣١٪ من المادة في مجملها. وتطابقت هذه القيمة تطابقاً ممتازاً مع ما نتج من خلال عمليات الرصد باستخدام الخلفية الكونية المكروية من مرصد بلانك الفضائي. وهي تقنية مستقلة تماماً بالطبع.

وبالتأكيد تعزز هذه النتيجة أهمية التقنية المستخدمة. وتكمل غيرها من التقنيات المستخدمة في قياس كتل العناقيد.

بماذا يتميز هذا الإنجاز؟

يؤكد الفريق أن إنجازهم هو الإنجاز الأول الذي ينجح باستخدام التحليل الطيفي. وذلك لتحديد المسافة إلى كل عنقود، وتحديد المجرات التي تنتمي ثقالياً إلى العنقود من غيرها.

أما الدراسات السابقة التي حاولت استخدام تقنيتهم في علاقة الكتلة بالوفرة، اعتمدت بصورة أكبر على تقنيات تصوير أولية أقل دقة. كاستخدام صور للفضاء التقطت عند بعض أطوال الأمواج على سبيل المثال بغرض تحديد المسافة إلى كل عنقود والمجرات المجاورة التي هي مكونات منتمية لها.

ولم تثبت ورقتهم البحثية المنشورة في أستروفيزيكال جورنال أن طريقتهم هذه (علاقة الكتلة بالوفرة) تقنية قوية في تحديد البارامترات الكونية فحسب، بل وأنه يمكن تطبيقها على مجموعات البيانات الجديدة توفرها جميع تقنيات الرصد والتصوير من مختلف التلسكوبات والمراصد.

ملخص المقال

ما هي نسبة المادة الموجودة في الكون؟ سؤال أزلي. وقد نجح فريق دولي في قياس النسبة الإجمالية من المادة مجيباً عليه ونتج لديه أن المادة تشكل نسبة ٣١٪ من مجمل المادة والطاقة في الكون. وأن ما تبقى يتكون من الطاقة المظلمة.

وقد استخدم الفريق طريقة مثبتة لذلك وهي مقارنة عدد العناقيد المجرية وكتلتها المرصودة في وحدة الحجم مع نماذج المحاكاة العددية.

وستفيد طريقتهم في تحليل أي بيانات جديدة من أي مرصد أو تقنية تصوير.

المصدر

هنا