يشتهر علم الفلك بإثارته أسئلة أكثر مما يجيب. خذ في الاعتبار أن الغالبية العظمى من المادة غير مرئية.
على الرغم من أن علماء الفلك قد جمعوا أدلة دامغة على أن المادة المظلمة تشكل ما يقرب من 84 في المائة من مادة الكون - تقدم تفسيرات مباشرة لتدوير المجرات الفردية ، وحركات مجموعات المجرات البعيدة ، وانحناء ضوء النجوم البعيد - إلا أنها لا تزال غير متأكدة من أي تفاصيل محددة.
الآن ، تعتقد مجموعة من علماء الفلك الأستراليين أنه لا يوجد سوى نصف المادة المظلمة في درب التبانة كما كان يعتقد سابقًا.
في عام 1933 ، لاحظ الفلكي السويسري فريتز زويكي كتلة كوما - مجموعة مجرة تبعد حوالي 320 مليون سنة ضوئية وما يقرب من 2 سنة ضوئية - ووجدت أنها تتحرك بسرعة كبيرة. ببساطة ، لم يكن هناك ما يكفي من المادة المرئية لربط كتلة المجرة ببعضها البعض.
قرر زويكي أنه يجب أن يكون هناك عنصر مخفي ، يُعرف باسم المادة المغمورة ، أو المادة المظلمة ، التي تسببت في أن تكون حركات هذه المجرات كبيرة جدًا.
ثم في عام 1978 ، نظرت الفلكية الأمريكية فيرا روبين إلى المجرات الفردية. افترض علماء الفلك إلى حد كبير أن المجرات تدور مثل نظامنا الشمسي ، حيث تدور الكواكب الخارجية بشكل أبطأ من الكواكب الداخلية. تتوافق هذه الحجة مع قوانين نيوتن وافتراض أن معظم الكتلة تقع في المركز.
لكن روبن وجد أن المجرات لم تدور مثل نظامنا الشمسي. لم تدور النجوم الخارجية أبطأ من النجوم الداخلية ، ولكن بنفس السرعة. كان يجب أن تكون هناك مادة مظلمة في ضواحي كل مجرة.
الآن ، لاحظ الفلكي برجوال كافل من جامعة أستراليا الغربية وزملاؤه مرة أخرى سرعة النجوم في ضواحي مجرتنا درب التبانة. لكنه فعل ذلك بتفصيل أكبر بكثير من التقديرات السابقة.
من سرعة النجم ، من السهل نسبيًا حساب أي كتلة داخلية. تظهر المعادلة البسيطة أدناه أن الكتلة الداخلية (M) تساوي المسافة بين النجم والمركز المجري (R) مضروبًا في سرعته (V) مربعة ، وكلها مقسومة على ثابت الجاذبية (G):
استخدم كافل وزملاؤه الفيزياء الفوضى التي تمثل غموض المجرة. لكن النقطة ثابتة ، مع سرعة النجم ، يمكنك حساب أي كتلة داخلية. ومع سرعات النجوم المتعددة ، من المؤكد أنك ستكون أكثر دقة. وجد الفريق أن المادة المظلمة في مجرتنا تزن 800 مليار ضعف كتلة الشمس ، نصف التقديرات السابقة.
قال كافلي في بيان صحفي "الفكرة الحالية لتكوين المجرة وتطورها ... تتوقع أنه ينبغي أن يكون هناك عدد قليل من المجرات الساتلية الكبيرة حول درب التبانة والتي يمكن رؤيتها بالعين المجردة ، لكننا لا نرى ذلك". يُشار إلى هذا عادةً باسم مشكلة الأقمار الصناعية المفقودة ، وقد تهربت من علماء الفلك لسنوات.
"عندما تستخدم قياسنا لكتلة المادة المظلمة ، تتوقع النظرية أنه يجب أن يكون هناك ثلاث مجرات ساتلية فقط ، وهو بالضبط ما نراه ؛ قال كافل: "سحابة ماجلان الكبيرة وسحابة ماجلان الصغيرة ومجرة القوس القزمة".
قد تثبت هذه القياسات الجديدة أن مجرة درب التبانة ليست تمامًا مثل علماء الفلك العملاقين. كما أنها تساعد في تفسير سبب وجود عدد قليل جدًا من المجرات الساتلية في المدار. ولكن يجب أولاً تأكيد النتائج لأنها تقف ضد العديد من الطرق الأخرى لوزن المادة المظلمة في مجرتنا.
تم نشر النتائج في مجلة Astrophysical Journal وهي متاحة على الإنترنت.
