الفلك

هل يمكن أن تكون المادة المظلمة حقيقة "من الداخل إلى الخارج"؟

هل يمكن أن تكون المادة المظلمة حقيقة


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أين نحن ، وفي المجرات التقليدية وما إلى ذلك التي نراها ، هناك الكثير من الفضاء المنتظم نسبيًا ولكن في الأماكن المعزولة داخل ذلك الفضاء ، توجد جيوب من "الكتلة" المركزة التي يتم تنظيمها بشكل كبير في جميع الكائنات التي نلاحظها والدراسة ، وخُلِقنا منها.

لنفترض الآن أنه كانت هناك مناطق من الفضاء حيث يتم قلب كل ذلك رأسًا على عقب ، وكانت هناك مساحات شاسعة من مادة موحدة نسبيًا ، وداخل هذه المادة توجد جيوب من "الفضاء" منظمة بدرجة عالية في شكل آخر من الأشياء ، منها الأشياء والكائنات الأخرى التي صنعت.

من الواضح في الاختبار الأول والأبسط - مسألة "مقدار" المادة المظلمة الموجودة ، اجتازت هذه النظرية الاختبار التجريبي للواقع بألوان متطايرة ، أي يبدو أن علماء الفلك يرصدون كتلة أكبر بكثير في مناطق المادة المظلمة المفترضة وفقًا مع ما يوحي به هذا التخمين.

ما هي التنبؤات الأخرى القابلة للاختبار التي يقدمها هذا التخمين ، وما مدى توافقها مع ملاحظاتنا؟


كإخلاء مسؤولية: هذه الإجابة لا تتضمن المراجع ، وتستند في الغالب إلى حدسي الأول عند قراءة السؤال. أستطيع أن أرى أنه من المحتمل أن يكون سؤالًا مثيرًا للاهتمام للمناقشة.

أولاً ، نحن نعيش في نظام شمسي ، في مجرة ​​، في كتلة مجرية. هذا في حد ذاته يعني أن هناك الكثير من الأمور حولك. نحن أيضًا (على الأقل على الأرجح) نعيش في منطقة الكثافة الزائدة في الكون ، مما يعني أن هناك قدرًا كبيرًا جدًا من المادة حيث تتم مقارنتنا بالمتوسط ​​في الكون.

إذا افترضنا أننا نعيش في ظل كثافة الكون ، فإن هذا يعني أن هناك المزيد من المادة الموجودة في الكون في المتوسط ​​مقارنة بمكان وجودنا. ومع ذلك، إذا جيوب من الفضاء في توزيع مادة عادية كانت مادة مظلمة ، لذا يبدو أنه سيكون هناك كمية من المادة العادية أكبر من المادة المظلمة في الكون ، وهو شيء لا يتفق مع تقديراتنا.

إذا افترضنا لمدة دقيقة أن العكس هو الصحيح (أننا نعيش في منطقة بها الكثير شيء، ليس هناك الكثير من الفضاء) ، فإن هذه النظرية ستواجه صعوبة في شرح بعض الأشياء التي تشير إلى وجود المادة المظلمة. أحد هذه الأشياء هو منحنيات دوران المجرات ، والتي تشير إلى وجود كتلة أكبر مما نراه. أتوقع أنه لن تكون هناك مساحة كافية داخل المجرة لإنشاء مثل هذه "الجيوب" من الفضاء. ومع ذلك ، لنفترض أننا نفترض أن هذا كان ممكنًا ، فإن الفراغات التي نلاحظها بين المجرات وعناقيد المجرات ستكون حتى جيوبًا أكبر من الفضاء ، مما يعني أنه سيكون هناك كمية هائلة من المادة المظلمة ، والتي أعتقد أنها ستكون كذلك. يتعارض مع ما نراه من CMB.


متى يمكن إنتاج المادة المظلمة؟ (علم الكونيات / الديناميكا الحرارية / علم الفلك)

اقترح مامبريني وأوليف إنتاج المادة المظلمة من خلال التشتت الثقالي للانفلاون. ووجدوا أنه يمكن الحصول على كمية كافية من المادة المظلمة GeV-ZeV بقيم معقولة من درجة حرارة إعادة التسخين (TRH) ودرجة الحرارة القصوى (Tmax) عن طريق إنتاج الجاذبية الصافية من خلال نثر الانتفاخ. نُشرت دراستهم مؤخرًا في ArXiv بتاريخ 11 فبراير 2021.

التضخم هو فترة توسع فائق البرودة ، عندما تنخفض درجة الحرارة بمعامل 100000 أو نحو ذلك. يتم الحفاظ على درجة الحرارة المنخفضة نسبيًا خلال المرحلة التضخمية. عندما ينتهي الانتفاخ ، تعود درجة الحرارة إلى درجة حرارة ما قبل التضخم ، وهذا ما يسمى إعادة التسخين أو التحويل الحراري لأن الطاقة الكامنة الكبيرة للحقل المتضخم تتحلل إلى جزيئات وتملأ الكون بجزيئات النموذج القياسي ، بما في ذلك الإشعاع الكهرومغناطيسي ، مما يؤدي إلى بدء المرحلة التي يهيمن عليها الإشعاع. الكون.

رسم توضيحي لإنتاج المادة المظلمة من خلال التشتت الثقالي للانفلاون. © مامبريني وأوليف

لقد أظهروا أن الوفرة النهائية للمادة المظلمة لا تعتمد فقط على درجة حرارة إعادة التسخين ، ولكن أيضًا على درجة الحرارة القصوى التي تم بلوغها ، وبالتالي على التطور التفصيلي لعملية إعادة التسخين.

لقد رأينا أنه يمكن الحصول على المادة المظلمة GeV-ZeV بقيم معقولة من TRH و Tmax عن طريق إنتاج الجاذبية الصافية من خلال تشتت الانتفاخ.

- قال زيتون

وفقًا لـ Mambrini و Olive ، أثناء إعادة التسخين ، يتم إنشاء حمام حراري بسرعة مع درجة حرارة قصوى Tmax ، وتنخفض درجة الحرارة مع استمرار تدفق النفخ حتى تتساوى كثافة طاقة الإشعاع وتذبذبات النفخ ، عند TRH. خلال هذه التذبذبات ، يحدث إنتاج جاذبية القناة s للمادة المظلمة.

خلال هذه التذبذبات ، تكون كثافة النفخ عالية وتحدث المساهمة الرئيسية في إنتاج المادة المظلمة في بداية إعادة التسخين في Tmax. يمثل هذا الحد الأدنى المطلق من إنتاج المادة المظلمة ويساهم بشكل مستقل عن أي تفاعلات قد تكون للمادة المظلمة مع النموذج القياسي (أو أي قطاع مظلم آخر إن وجد).

- قال مامبريني.

المرجعي: Yann Mambrini، Keith A. Olive & # 8220Gravitational Production of Dark Matter during Reheating & # 8221، Astronomical Journal، pp. 1-6، 2021. https://arxiv.org/abs/2102.06214

حقوق الطبع والنشر لهذا المقال مملوكة بالكامل لمؤلفنا S. Aman. يُسمح للمرء بإعادة استخدامه فقط من خلال منح الائتمان المناسب له أو لنا


يجادل علماء الفيزياء بأن الثقوب السوداء الناتجة عن الانفجار العظيم يمكن أن تكون المادة المظلمة (علم الفلك)

كانت فكرة قديمة من أفكار ستيفن هوكينغ: قد تكون الثقوب السوداء "البدائية" غير المرئية هي المادة المظلمة المخفية. لقد فقدت شعبيتها لعقود ، لكن سلسلة جديدة من الدراسات أظهرت كيف يمكن لهذه النظرية أن تعمل.

الثقوب السوداء مثل أسماك القرش. أنيقة وبسيطة ومرعبة في المخيلة الشعبية أكثر مما تستحق ، وربما تكمن في الأماكن العميقة والمظلمة من حولنا.

سوف تتجمع الثقوب السوداء البدائية في كتل متميزة في جميع أنحاء الكون. ستكون الثقوب السوداء الكبيرة نسبيًا محاطة بثقب أصغر بكثير. © أولينا شمهالو.

يجعل سوادها من الصعب تقدير عدد الثقوب السوداء التي تعيش في الكون ومقدار حجمها. لذلك كانت مفاجأة حقيقية عندما اندفعت الموجات الثقالية الأولى من خلال أجهزة الكشف في مرصد مقياس التداخل الليزري لموجات الجاذبية (LIGO) في سبتمبر 2015. في السابق ، كانت أكبر الثقوب السوداء بحجم النجوم تبلغ حوالي 20 ضعف كتلة الشمس . كانت هذه الكتلة الجديدة حوالي 30 كتلة شمسية لكل منها - وهو أمر لا يمكن تصوره ، ولكنه غريب. علاوة على ذلك ، بمجرد تشغيل LIGO والبدء فورًا في سماع هذه الأنواع من الأجسام تندمج مع بعضها البعض ، أدرك علماء الفيزياء الفلكية أنه يجب أن يكون هناك عدد أكبر من الثقوب السوداء الكامنة هناك أكثر مما كانوا يعتقدون. ربما أكثر من ذلك بكثير.

أدى اكتشاف هذه العينات الغريبة إلى بث حياة جديدة في فكرة قديمة - فكرة تم إهمالها في السنوات الأخيرة. نحن نعلم أن النجوم المحتضرة يمكن أن تصنع ثقوبًا سوداء. ولكن ربما تكون الثقوب السوداء قد ولدت أيضًا خلال الانفجار العظيم نفسه. يمكن أن تشكل مجموعة مخفية من مثل هذه الثقوب السوداء "البدائية" مادة مظلمة ، وهي إبهام خفي على المقياس الكوني. بعد كل شيء ، لم تظهر جسيمات المادة المظلمة نفسها ، على الرغم من عقود من البحث. ماذا لو كانت المكونات التي نحتاجها حقًا - الثقوب السوداء - تحت أنوفنا طوال الوقت؟

قال مارك كاميونكوفسكي ، عالم الكونيات بجامعة جونز هوبكنز ، والذي خرجت مجموعته بواحدة من العديد من الأوراق البحثية اللافتة للنظر التي استكشفت هذا الاحتمال في عام 2016: "نعم ، كانت فكرة مجنونة". "لكنها لم تكن بالضرورة أكثر جنونًا من أي شيء آخر. آخر."

للأسف ، توترت المغازلة مع الثقوب السوداء البدائية في عام 2017 ، بعد ورقة كتبها ياسين علي حمود ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة نيويورك الذي كان سابقًا في فريق كاميونكوفسكي المتفائل ، فحص كيف يجب أن يؤثر هذا النوع من الثقب الأسود على معدل اكتشاف LIGO لقد حسب أنه إذا نتج الكون الصغير عددًا كافيًا من الثقوب السوداء لحساب المادة المظلمة ، فعندئذ بمرور الوقت ، ستستقر هذه الثقوب السوداء في أزواج ثنائية ، وتدور حول بعضها البعض بشكل أقرب وأقرب ، وتندمج بمعدلات أعلى بآلاف المرات مما لاحظه ليجو. وحث الباحثين الآخرين على مواصلة التحقيق في الفكرة باستخدام مناهج بديلة. لكن الكثيرين فقدوا الأمل. كانت الحجة شديدة لدرجة أن كاميونكوفسكي قال إنها أخمدت اهتمامه بالفرضية.

الآن ، ومع ذلك ، وبعد موجة من الأوراق البحثية الأخيرة ، يبدو أن فكرة الثقب الأسود البدائية قد عادت إلى الحياة. في واحدة من أحدث الإصدارات التي نُشرت الأسبوع الماضي في جريدة مجلة علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكيةكارستن جيدامزيك Karsten Jedamzik ​​، عالم الكونيات بجامعة مونبلييه ، أظهر كيف أن عددًا كبيرًا من الثقوب السوداء البدائية يمكن أن يؤدي إلى تصادمات تتطابق تمامًا مع ما يلاحظه LIGO. قال علي حمود ، الذي استمر في التلاعب بفكرة الثقب الأسود البدائية: "إذا كانت نتائجه صحيحة - ويبدو أنها حسابات دقيقة قام بها - فسيضع ذلك المسمار الأخير في نعش حساباتنا". الأوراق اللاحقة أيضًا. "هذا يعني أنها في الواقع يمكن أن تكون كلها مادة مظلمة."

قال كريستيان بيرنز ، عالم الكونيات بجامعة ساسكس الذي ساعد في إلهام بعض حجج جيدامزيك: "إنه أمر مثير". "لقد ذهب إلى أبعد مما ذهب إليه أي شخص من قبل."

تعود الفكرة الأصلية إلى السبعينيات مع أعمال ستيفن هوكينج وبرنارد كار. استنتج هوكينج وكار أنه في الأجزاء الأولى للكون من الثانية ، كان من الممكن أن تمنح التقلبات الصغيرة في كثافته مناطق محظوظة - أو غير محظوظة - ذات كتلة كبيرة جدًا. ستنهار كل منطقة من هذه المناطق إلى ثقب أسود. سيتم تحديد حجم الثقب الأسود من خلال أفق المنطقة - قطعة الفضاء حول أي نقطة يمكن الوصول إليها بسرعة الضوء. ستشعر أي مادة في الأفق بجاذبية الثقب الأسود وتسقط فيه. وأظهرت حسابات هوكينج التقريبية أنه إذا كانت الثقوب السوداء أكبر من الكويكبات الصغيرة ، فمن المحتمل أن تظل كامنة في الكون اليوم.

جاء المزيد من التقدم في التسعينيات. بحلول ذلك الوقت ، كان لدى المنظرون أيضًا نظرية التضخم الكوني ، والتي تنص على أن الكون شهد انفجارًا شديدًا في التوسع بعد الانفجار العظيم مباشرة. يمكن أن يفسر التضخم من أين أتت تقلبات الكثافة الأولية.

علاوة على تلك التقلبات في الكثافة ، اعتبر الفيزيائيون أيضًا تحولًا رئيسيًا من شأنه أن يقنع على طول الانهيار.

عندما كان الكون جديدًا ، انبثقت كل مادته وطاقته في بلازما ساخنة بشكل لا يمكن تصوره. بعد أول مائة ألف من الثانية أو نحو ذلك ، برد الكون قليلاً ، ويمكن أن تتحد كواركات البلازما السائبة والغلوونات معًا في جسيمات أثقل. مع بعض الجسيمات السريعة البرق مقيدة ببعضها البعض ، انخفض الضغط. ربما ساعد ذلك على انهيار المزيد من المناطق في الثقوب السوداء.

لكن في التسعينيات ، لم يفهم أحد فيزياء سائل من الكواركات والغلوونات جيدًا بما يكفي لعمل تنبؤات دقيقة حول كيفية تأثير هذا الانتقال على إنتاج الثقب الأسود. لم يتمكن المنظرون من تحديد حجم الثقوب السوداء البدائية ، أو كم عدد الثقوب التي يمكن توقعها.

& # 8220 نعم ، كانت فكرة مجنونة. لكنه لم يكن بالضرورة أكثر جنونًا من أي شيء آخر. & # 8221 ، قال مارك كاميونكوفسكي.

علاوة على ذلك ، لا يبدو أن علماء الكونيات بحاجة حقًا إلى الثقوب السوداء البدائية. قامت المسوحات الفلكية بمسح بقع من السماء على أمل العثور على بحر من الأجسام الكثيفة والمظلمة مثل الثقوب السوداء التي تطفو على أطراف مجرة ​​درب التبانة ، لكنها لم تجد الكثير. وبدلاً من ذلك ، توصل معظم علماء الكونيات إلى الاعتقاد بأن المادة المظلمة مكونة من جسيمات فائقة الخجل تسمى WIMPs. وسادت الآمال في أن تعثر أجهزة الكشف عن WIMP المصممة لهذا الغرض أو مصادم الهادرونات الكبير القادم قريبًا على أدلة دامغة عليها.

مع مشكلة المادة المظلمة التي توشك أن تختتم نفسها بقوس وعدم وجود ملاحظات تشير إلى خلاف ذلك ، أصبحت الثقوب السوداء البدائية راكدة أكاديمية. قال Jedamzik ​​، الذي يتتبع اهتماماته الخاصة إلى التسعينيات: "سخر أحد كبار علماء الكونيات مني بسبب العمل على ذلك". "لذا توقفت عن ذلك ، لأنني كنت بحاجة إلى منصب دائم."

بالطبع ، لم يتم العثور على WIMPs في العقود منذ ذلك الحين ، ولا أي جسيمات جديدة (باستثناء بوزون هيغز الذي تم توقعه منذ فترة طويلة). المادة المظلمة تظل مظلمة.

ومع ذلك ، يُعرف الكثير اليوم عن البيئة التي كان من الممكن أن تكون قد ولدت الثقوب السوداء البدائية. يستطيع الفيزيائيون الآن حساب كيفية تطور الضغط والكثافة من بلازما الكوارك-غلوون في بداية الكون. قال بيرنز: "لقد استغرق المجتمع حقًا عقودًا لحل هذه المشكلة". مع وجود هذه المعلومات في متناول اليد ، أمضى المنظرون مثل بيرنز وخوان غارسيا-بيليدو في جامعة مدريد المستقلة السنوات القليلة الماضية في نشر دراسات تتنبأ بأن الكون المبكر كان من الممكن أن يولد ليس حجمًا واحدًا من الثقب الأسود فحسب ، بل مجموعة منها. .

أولاً ، تم لصق الكواركات والجلوونات معًا في البروتونات والنيوترونات. تسبب ذلك في انخفاض الضغط ويمكن أن يكون قد ولّد مجموعة واحدة من الثقوب السوداء البدائية. مع استمرار تبريد الكون ، تشكلت جسيمات مثل البيونات ، مما أدى إلى انخفاض ضغط آخر واحتمال انفجار ثقب أسود.

بين هذه الحقب ، توسع الفضاء نفسه. يمكن للثقوب السوداء الأولى أن تمتص حوالي كتلة شمسية واحدة من المواد من الأفق حولها. يمكن أن تستحوذ الجولة الثانية على ما يقرب من 30 كتلة شمسية - تمامًا مثل الأجسام الغريبة التي رآها LIGO لأول مرة. قال غارسيا بيليدو: "جاءت موجات الجاذبية لإنقاذنا".

في غضون أسابيع من أول إعلان عن موجة الجاذبية من LIGO في عام 2016 ، عادت فرضية الثقب الأسود البدائي إلى الحياة. لكن في العام التالي ، خرج علي حمود بحجته القائلة بأن الثقوب السوداء البدائية ستصطدم كثيرًا في كثير من الأحيان ، مما أعطى المؤيدين عقبة كبيرة للتغلب عليها.

قبل Jedamzik ​​التحدي. خلال إجازة طويلة في كوستاريكا ، سعى وراء حجة علي حمود. قام علي حمود بعمله تحليليًا من خلال المعادلات. لكن عندما ابتكر Jedamzik ​​محاكاة عددية لنفس المشكلة ، وجد تطورًا.

سوف تشكل الثقوب السوداء البدائية بالفعل ثنائيات. لكن Jedamzik ​​خلص إلى أنه في عالم يعج بالثقوب السوداء ، غالبًا ما يقترب ثقب أسود ثالث من الزوج الأول ويغير الأماكن مع أحدهما. هذه العملية سوف تتكرر مرارا وتكرارا.

بمرور الوقت ، سيترك هذا التأرجح من شريك إلى آخر ثقوبًا سوداء ثنائية ذات مدارات دائرية تقريبًا. سيكون هؤلاء الشركاء بطيئين للغاية في الاصطدام. حتى عدد ضخم من الثقوب السوداء البدائية سوف يندمج بشكل غير متكرر بحيث تظل الفرضية بأكملها مناسبة لمعدل الاندماج المرصود لـ LIGO.

نشر عمله على الإنترنت في حزيران (يونيو) الماضي ، حيث أجاب عن أسئلة من خبراء خارجيين مثل علي حمود نفسه. قال Jedamzik ​​، "كان من المهم جدًا إقناع المجتمع ، بقدر ما تستطيع ، أنك لا تقول بعض الهراء فقط" ، مستخدمًا مصطلحًا أقوى من "الهراء".

كما بنى أيضًا على العمل الذي تنبأ بأن الثقوب السوداء البدائية ستجلس في مجموعات مظلمة يبلغ قطرها تقريبًا المسافة بين الشمس وأقرب نجم. قد تحتوي كل مجموعة من هذه المجموعات على حوالي ألف ثقب أسود محشورين معًا. سوف تجلس العملاقة ذات الكتلة الثلاثين من الطاقة الشمسية في المركز ، بينما تملأ العملاقة الأصغر حجمًا بقية المساحة. قد تتربص هذه المجموعات في كل مكان يعتقد علماء الفلك أن المادة المظلمة موجودة فيه. كما هو الحال مع النجوم في مجرة ​​أو الكواكب التي تدور حول الشمس ، فإن الحركة المدارية لكل ثقب أسود ستمنعه ​​من التهام الآخر - باستثناء تلك الاندماجات غير الشائعة.

في ورقة ثانية ، حسب Jedamzik ​​بالضبط كيف يجب أن تكون هذه الاندماجات غير شائعة. لقد أجرى الحسابات للثقوب السوداء الكبيرة التي لاحظها LIGO ، وللثقب الأسود الأصغر التي لم يرصدها. (ستنتج الثقوب السوداء الصغيرة إشارات خافتة عالية النبرة ويجب أن تكون قريبة حتى يتم اكتشافها). "لقد صُدمت بالطبع لرؤية ذلك واحدًا تلو الآخر لقد حصلت على المعدل الصحيح" ، قال.

لا يزال أمام دعاة فرضية الثقب الأسود البدائي الكثير من الإقناع. لا يزال معظم الفيزيائيين يعتقدون أن المادة المظلمة تتكون من نوع من الجسيمات الأولية ، وهو نوع من الصعب اكتشافه بشكل شيطاني. علاوة على ذلك ، فإن الثقوب السوداء ليجو لا تختلف كثيرًا عما نتوقعه إذا جاءت من نجوم عادية. قال كارل رودريغيز ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كارنيجي ميلون: "إنه نوع من يملأ فجوة في النظرية ليست موجودة بالفعل". "هناك أشياء غريبة بشأن بعض مصادر LIGO ، لكن يمكننا شرح كل ما رأيناه حتى الآن من خلال عملية التطور النجمية العادية."

سلمى دي مينك ، عالمة الفيزياء الفلكية في جامعة هارفارد والتي رسمت نظريات حول كيف يمكن للنجوم وحدها أن تنتج الثقب الأسود الثقيل الذي يراه ليجو ، أكثر صراحةً: "أعتقد أن علماء الفلك يمكن أن يضحكوا قليلاً بشأن ذلك."

إن العثور على ثقب أسود واحد فقط من الكتلة الشمسية الفرعية - والذي يجب أن يكون شائعًا ، وفقًا لسيناريو الثقب الأسود البدائي ، والذي لا يمكن أن يتشكل من النجوم - من شأنه أن يحول هذا النقاش بأكمله. ومع كل جولة مراقبة لاحقة ، زاد LIGO من حساسيته ، مما سمح له في النهاية إما بالعثور على مثل هذه الثقوب السوداء الصغيرة أو وضع قيود صارمة على عدد الثقوب السوداء التي يمكن أن توجد. قال بيرنز: "هذه ليست واحدة من هذه القصص مثل نظرية الأوتار ، حيث ربما لا نزال نناقش خلال عقد أو ثلاثة عقود ما إذا كانت صحيحة".

في غضون ذلك ، يبحث علماء الفيزياء الفلكية الآخرون في جوانب مختلفة من النظرية. على سبيل المثال ، ربما تأتي أقوى القيود المفروضة على الثقوب السوداء البدائية من عمليات البحث ذات العدسة الدقيقة - تلك الاستطلاعات نفسها التي بدأت في التسعينيات. في هذه الجهود ، يراقب علماء الفلك المصادر الساطعة ولكن البعيدة ، في انتظار معرفة ما إذا كان هناك جسم مظلم يمر أمامهم. لطالما استبعدت عمليات البحث هذه وجود مجموعة متفرقة من الثقوب السوداء الصغيرة.

ولكن إذا كانت الثقوب السوداء البدائية موجودة في مجموعة من الكتل ، وإذا كانت معبأة في مجموعات كثيفة ضخمة ، فقد تكون هذه النتائج أقل أهمية مما اعتقده الباحثون ، كما قال غارسيا بيليدو.

الملاحظات القادمة قد تحل هذا السؤال في النهاية أيضًا. وافقت وكالة الفضاء الأوروبية مؤخرًا على المساهمة بميزة إضافية رئيسية في تلسكوب نانسي جريس الروماني الفضائي القادم التابع لناسا ، وهو ما سيتيح لها إجراء دراسات العدسة الدقيقة الرائدة.

جاءت هذه الإضافة بناءً على طلب من Günther Hasinger ، مدير العلوم في وكالة الفضاء الأوروبية ، الذي أوضح أن الثقوب السوداء البدائية يمكن أن تفسر ألغازًا متعددة. بالنسبة إلى Hasinger ، الفكرة جذابة لأنها لا تستدعي جسيمات جديدة أو نظريات فيزيائية جديدة. إنها فقط تعيد استخدام العناصر القديمة.

قال: "أعتقد أنه ربما يمكن لبعض الألغاز التي لا تزال موجودة أن تحل نفسها بالفعل ، عندما تنظر بعيون مختلفة."


& # 8220 مفقود & # 8221 & # 8212 هل يمكن أن تكون المادة المظلمة مصدرًا للضوء في الكون؟

يوفر كل الضوء في الكون المرئي قدرًا من الإضاءة مثل مصباح 60 واط الذي يُرى من على بعد 2.5 ميل. وكل الطاقة التي تشعها كل النجوم التي كانت موجودة على الإطلاق لا تزال معنا ، تملأ الكون بنوع من الضباب ، بحر من الفوتونات يُعرف باسم ضوء الخلفية خارج المجرة. ومع ذلك ، فقد أشار اكتشاف في عام 2014 إلى أن مصدر الضوء في الكون من مجموعات مجرات وأشباه النجوم المعروفة ليس كافيًا تقريبًا لتفسير ملاحظات الهيدروجين بين المجرات. أسفرت خيوط الهيدروجين والهيليوم التي تربط المساحات الشاسعة من الفضاء الفارغ بين المجرات التي يستخدمها علماء الفلك كمقياس & # 8220 ضوء & # 8221 ، عن تباين مذهل بنسبة 400 بالمائة.

& # 8220 الاحتمال الأكثر إثارة هو أن الفوتونات المفقودة تأتي من مصدر جديد غريب ، وليس من المجرات أو الكوازارات على الإطلاق ، & # 8221 قال نيل كاتز من جامعة ماساتشوستس في أمهيرست عن اكتشاف أن مصدر الضوء في الكون من مجموعات المجرات والكوازارات المعروفة لا تكفي لتفسير ملاحظات الهيدروجين بين المجرات. إن خيوط الهيدروجين والهيليوم التي تجسر المساحات الشاسعة من الفضاء الفارغ بين المجرات التي يستخدمها علماء الفلك كمقياس دقيق & # 8220 ضوء & # 8221 ينتج عنها تباين مذهل بنسبة 400 بالمائة.

مادة مظلمة غريبة

"يقدر علماء الفلك أن الكون المرئي - فقاعة يبلغ نصف قطرها 14 مليار سنة ضوئية ، والتي تمثل المدى الذي تمكنا من رؤيته منذ بدايته - يحتوي على ما لا يقل عن تريليوني مجرة ​​وتريليون تريليون نجم" ، كتب دينيس أوفرباي لـ & # 8220 خارج هناك & # 8221 في نيويورك تايمز. & # 8220 معظم هذه النجوم والمجرات بعيدة جدًا وخافتة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بأي تلسكوب معروف للبشر ".

في دراسة عام 2014 ، أزمة نقص إنتاج الفوتون، المنشور في مجلة الفيزياء الفلكية ، وجد فريق من العلماء أن الضوء المنبعث من المجموعات المعروفة للمجرات والكوازارات لا يكاد يكفي لشرح ملاحظات الهيدروجين بين المجرات. & # 8221It & # 8217s كما لو كنت & # 8217re في مساحة كبيرة ومضاءة بشكل ساطع الغرفة ، لكنك تنظر حولك وترى فقط عددًا قليلاً من المصابيح الكهربائية بقدرة 40 واط ، ومعهد كارنيجي الشهير # 8221 & # 8217s Juna Kollmeier. & # 8220 من أين يأتي كل هذا الضوء؟ & # 8217s مفقودة من تعدادنا. & # 8221

إن الوصول إلى رقم حول كمية ضوء النجوم الذي تم إنتاجه على الإطلاق له متغيرات تجعل من الصعب قياسه. ولكن وفقًا للقياس الجديد ، فإن عدد الفوتونات (جسيمات الضوء المرئي) التي هربت إلى الفضاء بعد انبعاثها من النجوم يترجم إلى 4 × 10 ^ 84 ، أو كثيرًا.

أدخل المادة المظلمة الغامضة ، والتي ، كما يشير كاتس ، تجمع المجرات معًا ولكن لم يتم رؤيتها بشكل مباشر مطلقًا ، ويمكن أن تتحلل هي نفسها وتكون مسؤولة في النهاية عن هذا الضوء الإضافي. & # 8220 تعرف أنها أزمة عندما تبدأ في الحديث بجدية عن تحلل المادة المظلمة! & # 8221 مازح.

& # 8220 إن الشيء العظيم في التباين بنسبة 400٪ هو أنك تعرف أن شيئًا ما خطأ حقًا ، & # 8221 علق المؤلف المشارك وعالم الفيزياء الفلكية ، David Weinberg من جامعة ولاية أوهايو. & # 8220 ما زلنا لا نعرف على وجه اليقين ما هو عليه ، ولكن هناك شيء واحد على الأقل اعتقدنا أننا نعرفه عن عالم اليوم ليس صحيحًا. & # 8221

كل هذا يتضافر في بدايات الكون

الغريب أن عدم التطابق هذا يظهر فقط في الكون القريب المدروس جيدًا نسبيًا. عندما تركز التلسكوبات على المجرات التي تبعد بلايين السنين الضوئية وماضيها بمليارات السنين ، يبدو أن كل شيء يتراكم. حيرت العلماء حقيقة أن هذه المحاسبة تعمل في بدايات الكون ولكنها تنهار محليًا.

يتكون الضوء المعني من فوتونات فوق بنفسجية عالية الطاقة قادرة على تحويل ذرات الهيدروجين المحايدة كهربائيًا إلى أيونات مشحونة كهربائيًا. المصدران المعروفان لمثل هذه الفوتونات المؤينة هما الكوازارات - التي تعمل بواسطة غاز ساخن يسقط على ثقوب سوداء فائقة الكتلة تزيد كتلتها عن مليون مرة كتلة الشمس - والنجوم الفتية الأكثر سخونة.

مصدر الفوتونات المؤينة مفقود

تشير الملاحظات إلى أن الفوتونات المؤينة من النجوم الفتية يتم امتصاصها دائمًا تقريبًا بواسطة الغاز في المجرة المضيفة ، لذلك لا تهرب أبدًا للتأثير على الهيدروجين بين المجرات. لكن عدد الكوازارات المعروفة أقل بكثير مما هو مطلوب لإنتاج الضوء المطلوب.

& # 8220 إما أن حسابنا للضوء من المجرات والكوازارات بعيد جدًا ، أو هناك & # 8217s مصدر رئيسي آخر للفوتونات المؤينة التي & # 8217 لم نتعرف عليها أبدًا ، & # 8221 Kollmeier قال. & # 8220 نطلق على هذا الضوء المفقود أزمة نقص إنتاج الفوتون. لكن علماء الفلك هم في أزمة - بطريقة أو بأخرى ، الكون يسير على ما يرام. & # 8221

ظهر عدم التطابق من مقارنة محاكاة الحواسيب العملاقة للغاز بين المجرات بأحدث تحليل للرصدات من تلسكوب هابل الفضائي & # 8217s Cosmic Origins Spectrograph.

& # 8220: تناسب عمليات المحاكاة البيانات بشكل جميل في بدايات الكون ، وهي تناسب البيانات المحلية بشكل جميل إذا سمحنا & # 8217re بافتراض أن هذا الضوء الإضافي موجود بالفعل ، & # 8221 أوضح بن أوبنهايمر مؤلف مشارك من جامعة كولورادو . & # 8220It & # 8217s لا تعكس عمليات المحاكاة الواقع ، والتي ستكون في حد ذاتها مفاجأة ، لأن الهيدروجين بين المجرات هو مكون الكون الذي نعتقد أننا نفهمه بشكل أفضل. & # 8221

يظهر الإصدار الجديد من الصورة العميقة لتلسكوب هابل أعلى الصفحة باللون الرمادي الداكن يمكنك رؤية الضوء الجديد الذي تم العثور عليه حول المجرات في هذا المجال & # 8211 سطوع أكثر من مائة مليار شمس. أخذت الصورة الباحثين في Instituto de Astrofísica de Canarias ما يقرب من ثلاث سنوات لإنتاج هذه الصورة الأعمق للكون التي تم التقاطها من الفضاء ، من خلال استعادة كمية كبيرة من الضوء "المفقود" حول أكبر المجرات في حقل هابل الفائق العمق.


5. الجاذبية تصل

قد لا تكون المادة المظلمة حقًا & # 8220 Stuff & # 8221 - قد تكون مجرد اسم مضلل للسلوك الغريب للجاذبية. تقترح النظرية المسماة MOND (ديناميكيات نيوتن المعدلة) أن الجاذبية لا تتلاشى بالسرعة التي تتنبأ بها النظريات الحالية. يمكن لهذه الجاذبية الأقوى أن تملأ دور المادة المظلمة ، فتجمع بين المجرات والعناقيد التي يمكن أن تتباعد عن بعضها. صياغة جديدة من MOND ، متوافقة مع النسبية ، أعادت إحياء الاهتمام بالفكرة ، على الرغم من أنها قد لا تتناسب مع نمط البقع في الخلفية الكونية الميكروية.


سحب أسرار المادة المظلمة من القبعة

في الطابق الأول من مختبر العلوم النووية التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، يتم تعليق أداة تسمى "نهج النطاق العريض / الرنين لاكتشاف المحور الكوني مع جهاز تضخيم المجال B" أو ABRACADABRA باختصار. كما يوضح الاسم ، فإن هدف ABRACADABRA هو اكتشاف المحاور ، وهو جسيم افتراضي قد يكون المكون الأساسي للمادة المظلمة ، والمواد غير المرئية وغير المفسرة التي تشكل الجزء الأكبر من الكون.

بالنسبة إلى كيارا ساليمي ، وهي طالبة دراسات عليا في الفيزياء في السنة الرابعة في مجموعة ليندلي وينسلو ، أستاذ الفيزياء المساعد في التطوير الوظيفي لجيرولد آر زاكارياس ، فإن أبراكادابرا هي الأداة المثالية للعمل عليها خلال الدكتوراه. يقول ساليمي: "أردت تجربة صغيرة حتى أتمكن من القيام بكل الأجزاء المختلفة للتجربة". ABRACADABRA ، الذي يتكون من مغناطيس محمي جيدًا ، بحجم كرة السلة.

إن استعداد سالمي للعمل في جميع الجوانب فريد من نوعه. يوضح وينسلو أن "الفيزياء التجريبية تتكون من ثلاثة مكونات تقريبًا: الأجهزة ، والحساب ، والظواهر" ، حيث يميل الطلاب نحو أحد العناصر الثلاثة. يقول وينسلو: "تقارب كيارا ونقاط قوتها موزعة بالتساوي عبر المجالات الثلاثة". "هذا يجعلها طالبة قوية بشكل خاص."

منذ أن بدأت درجة الدكتوراه ، عملت ساليمي على كل شيء بدءًا من تحديث دوائر ABRACADABRA لتشغيلها الثاني إلى تحليل بيانات الأداة للبحث عن أول علامة على جسيم المادة المظلمة.

حادث سعيد

عندما بدأت ساليمي دراستها الجامعية ، لم تكن تخطط لمتابعة الفيزياء. "كنت أميل إلى العلم ، لكنني لم أكن متأكدًا تمامًا من ذلك أو ما هو مجال العلوم الذي أرغب فيه." خلال الفصل الدراسي الأول في جامعة نورث كارولينا في تشابل هيل ، درست الفيزياء بهدف تحديد ما إذا كان هذا مجالًا قد تكون مهتمة به. "وبعد ذلك ، وقعت في حبها تمامًا ، لأنني بدأت إجراء الأبحاث والبحث ممتع ".

خلال مسيرتها الجامعية ، جمعت ساليمي الخبرات البحثية. قامت بتشغيل تلسكوبات راديو في ولاية فرجينيا الغربية. أمضت فصلاً دراسيًا في جنيف ، سويسرا ، تبحث عن تحلل بوزون هيغز في المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية ، المعروفة باسم CERN. في مختبر لورانس بيركلي الوطني ، قامت بالعبث في تصميم أشباه الموصلات لاكتشاف النيوترينوات. في إحدى هذه التجارب البحثية ، وهي برنامج صيفي في Fermilab في إلينوي ، بدأت العمل مع الأكسيونات. "مثل أشياء كثيرة في الحياة ، كان حادثًا."

تقدمت سالمي بطلب للحصول على البرنامج الصيفي لأنها أرادت مواصلة العمل على النيوترينوات و "فيرميلاب هو محور كل ما يتعلق بالنيوترينو". ولكن عندما وصلت إلى هناك ، اكتشفت ساليمي أنه تم تكليفها بالعمل على الأكسيونات. "شعرت بخيبة أمل شديدة ، لكن انتهى بي المطاف بالحب مع الأكسيونات ، لأنها مثيرة للاهتمام حقًا ومختلفة عن تجارب فيزياء الجسيمات الأخرى."

يتم شرح الجسيمات الأولية في الكون والقوى التي تنظم تفاعلاتها من خلال النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. يتناقض الاسم مع أهمية هذه النظرية ، يصف النموذج القياسي ، الذي تم تطويره في أوائل السبعينيات ، كل شيء تقريبًا في العالم دون الذري. يقول ساليمي: "لكن هناك بعض الفجوات الهائلة". "وإحدى هذه الثقوب الضخمة هي المادة المظلمة."

المادة المظلمة هي مادة لا نستطيع رؤيتها. على عكس المادة العادية ، التي تتفاعل مع الضوء - تمتصه ، وتعكسه ، وتنبعث منه - لا تتفاعل المادة المظلمة مع الضوء أو بالكاد تتفاعل معها ، مما يجعلها غير مرئية للعين المجردة والأدوات الحالية. يتم استنتاج وجودها من خلال تأثيرها على المادة المرئية. يقول ساليمي إن المادة المظلمة أكثر وفرة على الرغم من عدم رؤيتها. "يوجد خمسة أضعاف المادة المظلمة في الكون من المادة العادية."

مثل نظيرتها المرئية ، والتي تتكون من جسيمات مثل النيوترونات والبروتونات والإلكترونات ، تتكون المادة المظلمة أيضًا من جسيمات ، لكن الفيزيائيين ما زالوا لا يعرفون بالضبط أي الأنواع. أحد المرشحين هو الأكسيون ، وقد تم تصميم أبراكادابرا للعثور عليه.

صغير لكن عظيم

مقارنة بمصادم الهادرونات الكبير من CERN ، وهو أداة مكلفة باكتشاف الجسيمات المقترحة ويبلغ محيطها 16.6 ميلًا ، فإن ABRACADABRA صغير جدًا. بالنسبة لسالمي ، تمثل الآلة حقبة جديدة من فيزياء الطاولة. كان إنشاء أدوات أكبر من أي وقت مضى للبحث عن الجسيمات المراوغة بشكل متزايد هو الإستراتيجية الرئيسية ، لكن هذه أصبحت مكلفة بشكل متزايد يقول ساليمي: "لهذا السبب ، يأتي الناس بكل أنواع الأفكار المثيرة للاهتمام حقًا حول كيفية الاستمرار في الاكتشافات ، ولكن بميزانية أصغر".

تم تطوير تصميم ABRACADABRA في عام 2016 من قبل ثلاثة منظرين: جيسي ثالر ، الأستاذ المساعد في الفيزياء بنجامين سافدي ، ثم زميل MIT Pappalardo و Yonatan Kahn PhD '15 ، ثم طالب دراسات عليا في Thaler’s. أخذ وينسلو ، عالم فيزياء الجسيمات التجريبية ، هذا التصميم واكتشف كيفية جعله حقيقة.

يتكون ABRACADABRA من سلسلة من الملفات المغناطيسية على شكل حلقي - صورة دونات ممدود - ملفوفة في معدن فائق التوصيل ويتم حفظها في الثلاجة عند مستوى الصفر المطلق. المغناطيس ، الذي يقول ساليمي إنه بحجم ثمرة جريب فروت كبيرة ، يولد مجالًا مغناطيسيًا حول الحلقي ولكن ليس في ثقب الدونات. وأوضحت أنه في حالة وجود المحاور وتفاعلها مع المجال المغناطيسي ، سيظهر مجال مغناطيسي ثانٍ داخل ثقب الدونات. "الفكرة هي أن هذه ستكون منطقة خالية من الحقول ، ما لم يكن هناك أكسيون."

قد يستغرق الأمر 10 سنوات أو أكثر لاتخاذ تصميم نظري لتجربة وتشغيلها. كانت رحلة ABRACADABRA أقصر بكثير. يقول وينسلو: "انتقلنا من ورقة بحثية نظرية نُشرت في سبتمبر 2016 إلى نتيجة في أكتوبر 2018". The geometry of the toroidal magnet, Winslow says, provides a naturally low background region, the donut hole, in which to search for axions. “Unfortunately, we have gotten through the easy part and now have to reduce those already-low backgrounds,” says Winslow. “Chiara led the effort to increase the sensitivity of the experiment by a factor of 10,” says Winslow.

To detect a second magnetic field generated by an axion, you need an instrument that is incredibly sensitive, but also shielded from external noise. For ABRACADABRA, that shielding comes from the superconducting material and its frigid temperature. Even with these shields, ABRACADABRA can detect people walking in the lab and even pick up radio stations from around Boston, Massachusetts. “We can actually listen to the station from our data,” Salemi says. “It’s like the most expensive radio.”

If an axion signal is detected, Salemi and colleagues will first try hard to disprove it, looking for all potential sources of noise and eliminating them one by one. According to Salemi, detecting dark matter means awards, even a Nobel Prize. “So you don’t publish that kind of result without spending a very long time to make sure it’s correct.”

Results from ABRACADABRA’s first run were published in March 2019 in رسائل المراجعة البدنية by Salemi, Winslow, and others in MIT's Department of Physics. No axions were detected, but the run pointed out tweaks the team could make to increase the instrument’s sensitivity prior to its second run that began in January 2020. “We have been working on setting up, running, and analyzing run 2 for about a year and a half,” says Salemi. Currently, all the data has been collected and the group is finishing up the analysis. The results of which will be published later this year.

As they prepare those results for publication, Salemi and her colleagues are already thinking of the next generation of axion detectors, called DM Radios, for Dark Matter Radios. Salemi says that this will be a much larger, multi-institute collaboration, and the design of the new instrument is still being conceived, including deciding the shape of the magnet. “We have two possible designs: One is the donut shape, and the other one is a cylinder shape.”

The search for axions began in 1977, when they were first theorized, and since the 1980s experimental physicists have been designing and improving instruments for detecting this elusive particle. For Salemi, it would be amazing to continue working on axions through to their discovery, although no one can predict when that may happen. “But, seeing experimental low-mass axion dark matter through from around the start to the finish? That I could do,” she says. “Fingers crossed.”


UCI-led study rules out dark matter destruction as origin of extra radiation in galaxy center

Irvine, Calif., Aug. 26, 2020 – The detection more than a decade ago by the Fermi Gamma Ray Space Telescope of an excess of high-energy radiation in the center of the Milky Way convinced some physicists that they were seeing evidence of the annihilation of dark matter particles, but a team led by researchers at the University of California, Irvine has ruled out that interpretation.

In a paper published recently in the journal مراجعة البدنية د, the UCI scientists and colleagues at Virginia Polytechnic Institute and State University and other institutions report that – through an analysis of the Fermi data and an exhaustive series of modeling exercises – they were able to determine that the observed gamma rays could not have been produced by what are called weakly interacting massive particles, most popularly theorized as the stuff of dark matter.

By eliminating these particles, the destruction of which could generate energies of up to 300 giga-electron volts, the paper’s authors say, they have put the strongest constraints yet on dark matter properties.

“For 40 years or so, the leading candidate for dark matter among particle physicists was a thermal, weakly interacting and weak-scale particle, and this result for the first time rules out that candidate up to very high-mass particles,” said co-author Kevork Abazajian, UCI professor of physics & astronomy.

“In many models, this particle ranges from 10 to 1,000 times the mass of a proton, with more massive particles being less attractive theoretically as a dark matter particle,” added co-author Manoj Kaplinghat, also a UCI professor of physics & astronomy. “In this paper, we’re eliminating dark matter candidates over the favored range, which is a huge improvement in the constraints we put on the possibilities that these are representative of dark matter.”

Abazajian said that dark matter signals could be crowded out by other astrophysical phenomena in the Galactic Center – such as star formation, cosmic ray deflection off molecular gas and, most notably, neutron stars and millisecond pulsars – as sources of excess gamma rays detected by the Fermi space telescope.

This representation of data from the Fermi Gamma Ray Space Telescope after its launch in 2008 shows an excess of high-energy radiation in the Milky Way’s Galactic Center. Many physicists attributed this to the annihilation of weakly interacting dark matter particles, but a UCI-led study has excluded this possibility through a range of particle masses. Oscar Macias for UCI

“We looked at all of the different modeling that goes on in the Galactic Center, including molecular gas, stellar emissions and high-energy electrons that scatter low-energy photons,” said co-author Oscar Macias, a postdoctoral scholar in physics and astronomy at the Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe at the University of Tokyo whose visit to UCI in 2017 initiated this project. “We took over three years to pull all of these new, better models together and examine the emissions, finding that there is little room left for dark matter.”

Macias, who is also a postdoctoral researcher with the GRAPPA Centre at the University of Amsterdam, added that this result would not have been possible without data and software provided by the Fermi Large Area Telescope collaboration.

The group tested all classes of models used in the Galactic Center region for excess emission analyses, and its conclusions remained unchanged. “One would have to craft a diffuse emission model that leaves a big ‘hole’ in them to relax our constraints, and science doesn’t work that way,” Macias said.

Kaplinghat noted that physicists have predicted that radiation from dark matter annihilation would be represented in a neat spherical or elliptical shape emanating from the Galactic Center, but the gamma ray excess detected by the Fermi space telescope after its June 2008 deployment shows up as a triaxial, bar-like structure.

“If you peer at the Galactic Center, you see that the stars are distributed in a boxy way,” he said. “There’s a disk of stars, and right in the center, there’s a bulge that’s about 10 degrees on the sky, and it’s actually a very specific shape – sort of an asymmetric box – and this shape leaves very little room for additional dark matter.”

Does this research rule out the existence of dark matter in the galaxy? “No,” Kaplinghat said. “Our study constrains the kind of particle that dark matter could be. The multiple lines of evidence for dark matter in the galaxy are robust and unaffected by our work.”

Far from considering the team’s findings to be discouraging, Abazajian said they should encourage physicists to focus on concepts other than the most popular ones.

“There are a lot of alternative dark matter candidates out there,” he said. “The search is going to be more like a fishing expedition where you don’t already know where the fish are.”


ماذا لو كان المرشح أمامنا؟

تفترض هذه الاحتمالات أن المرشح العظيم وراءنا - أن البشرية هي من الأنواع المحظوظة التي تغلبت على عقبة تفشل فيها الحياة الأخرى تقريبًا. قد لا يكون هذا هو الحال ، ولكن قد تتطور الحياة إلى مستوانا طوال الوقت ولكن يتم القضاء عليها من قبل بعض الكوارث غير المعروفة. يعد اكتشاف الطاقة النووية حدثًا محتملًا لأي مجتمع متقدم ، ولكن لديه أيضًا القدرة على تدمير مثل هذا المجتمع. إن استخدام موارد كوكب ما لبناء حضارة متقدمة يدمر الكوكب أيضًا: العملية الحالية لتغير المناخ هي مثال. أو قد يكون شيئًا غير معروف تمامًا ، تهديدًا كبيرًا لا يمكننا رؤيته ولن نراه إلا بعد فوات الأوان.

الاقتراح الكئيب والمعارض للبديهة للفلتر العظيم هو أنه سيكون علامة سيئة للبشرية أن تجد حياة غريبة ، وخاصة الحياة الفضائية بدرجة من التقدم التكنولوجي مماثلة لحياتنا. If our galaxy is truly empty and dead, it becomes more likely that we've already passed through the Great Filter. يمكن أن تكون المجرة فارغة لأن كل أشكال الحياة الأخرى فشلت في بعض التحديات التي مرت بها البشرية.

إذا وجدنا حضارة غريبة أخرى ، ولكن ليس كونًا يعج بمجموعة متنوعة من الحضارات الفضائية ، فإن المعنى الضمني هو أن الفلتر العظيم ينتظرنا. يجب أن تكون المجرة مليئة بالحياة ، لكنها ليست حالة أخرى من الحياة قد توحي بأن العديد من الحضارات الأخرى التي يجب أن تكون هناك قد تم القضاء عليها بسبب بعض الكوارث التي لم نواجهها نحن ونظرائنا الفضائيون بعد.

لحسن الحظ ، لم نجد أي حياة. على الرغم من أنه قد يكون وحيدًا ، إلا أنه يعني أن فرص البشرية في البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل أعلى قليلاً من غير ذلك.


Astronomy's future waits on NASA's next big telescope

The high-profile, high-price tag James Webb Space Telescope is finally moving closer to launch.

Why it matters: The Webb has been in development by NASA for far longer than expected, and while other missions have moved ahead in that time, getting the powerful telescope to space is a top priority.

Stay on top of the latest market trends and economic insights with Axios Markets. Subscribe for free

The Nancy Grace Roman telescope is on deck after the Webb, and NASA is expected to select a new flagship mission in the coming months that will require a wealth of resources as well.

The Roman telescope, expected to gather data to help scientists understand dark matter and dark energy, will have a view one hundred times larger than the Hubble.

Driving the news: The Webb is now in the final stages of testing in the U.S. before being shipped to French Guiana ahead of its expected launch from there at the end of October.

Scientists have already dolled out the first year of observation time for the telescope.

"We're going to be able to piece together what the universe's story was in the first billion years after the Big Bang," says Caitlin Casey, an astronomer at the University of Texas at Austin, who co-leads a team that received a large allocation of time with the Webb.

Yes, but: A problem with the Ariane 5, the rocket expected to take the Webb to space could still delay the mission, according to a Space News report.

Last week, the U.S. Government Accountability Office released a report detailing 39 risks that still threaten the success of the telescope before and after launch.

Most of those technical risks — including the telescope's deployment once in space — will need to be managed after launch. The report doesn't offer new recommendations to NASA on how to manage them, saying the space agency instituted fixes for management issues in 2019.

Background: The Webb could transform space science, revealing the light of never-before-seen galaxies and stars. But there have been billions of dollars in budget overruns and delays for the telescope.

"It's the most complex piece of civil space robotics in all of human history," astronomer Grant Tremblay told me.

The Webb's development has been long and filled with setbacks, but that isn't unprecedented.

The Hubble Space Telescope’s early years in space were marked by a major problem with a mirror, which eventually forced NASA to launch a crew of astronauts to service it.

Webb, however, won't have that option if all doesn't go to plan after launch. The telescope will be about one million miles from Earth, too far away for a crewed mission to reach it.

The big picture: Researchers working on telescopes expected to follow Webb in the pipeline have also learned from the errors made during its development.

Scientists are currently proposing large flagship missions to follow along after the Roman telescope launches, and those potential missions have better budget models, more realistic timelines and development plans than the Webb did at this stage.

"Everything's just so much more advanced thanks in part to lessons learned from Webb," Tremblay added.

Like this article? Get more from Axios and subscribe to Axios Markets for free.


Something is off

The DES collaboration compared their results with those from other major surveys, such as the Planck survey of the cosmic microwave background, the echo of the Big Bang revealed in a faint glow of radiation that pervades the universe. Their results almost perfectly matched up with existing observations and with prevailing cosmological theory: We live in an expanding universe that is about 13.7 billion years old, whose mass-energy is made of roughly one-third matter (most of which is dark matter), with the rest made of dark energy.

But one measurement stood out: a parameter called S8, which characterizes the amount of clumpiness in the universe. The higher the value of S8, the more tightly matter clumps together. The new DES results favor a value for S8 of 0.776, while the older Planck results showed a slightly higher value, 0.832.

The Planck results come from measurements of the early universe, while the DES results come from later in the universe. These two numbers should agree, and if they really are different, then our understanding of how giant structures grow and evolve over cosmic time &mdash which rests on our understanding of gravity through Einstein's general theory of relativity &mdash might be wrong. Because nobody expected to find this discrepancy, astrophysicists haven't explored exactly what parts of relativity may be flawed.

Cue the headlines hailing the DES results as a major crack in the foundations of our modern cosmological theories. "I spent my life working on this theory [of structure formation] and my heart tells me I don't want to see it collapse," Carlos Frenk, a cosmologist at Durham University in England, who was not associated with DES, told BBC News. "But my brain tells me that the measurements were correct, and we have to look at the possibility of new physics."

But what those headlines (and articles) neglect to mention is the uncertainty. Every measurement carries uncertainty with it &mdash scientists can be only so precise given the amount of data available. When statistical uncertainties are included, the DES and Planck results generally overlap with each other. Not a lot &mdash so the difference is worth digging deeper into &mdash but not enough to set off alarm bells. In the language of statistics, the two measurements are off by only 2.3 standard deviations, meaning that if there really was no real difference between the values of S8, and the observations were to be repeated 100 times, they would give the same (or bigger) difference 98 times. That's far short of the 5 standard deviations usually needed to herald a new discovery.