ניתוח עדשת-כבידה מצביע על גוף “בגודל מיליון שמשות” עם מבנה שלא דומה לשום עצם מוכר – ואולי רומז שחומר אפל אינו “חלק” כפי שחשבנו
האם ייתכן כי חומר אפל – אותו "דבק" כבידתי המחזיק יחד גלקסיות וצבירי גלקסיות – מתנהג באופן שונה מהצפוי? מאמר חדש שפורסם בכתב העת Nature Astronomy מציג מקרה תצפיתי חריג: עצם בעל מסה בסדר גודל של מיליון מסות שמש, שאין לו התאמה ברורה בקרב עצמים מוכרים. אם הפרשנות תעמוד במבחן, העצם עשוי להוות אתגר הן למודלים הנפוצים של חומר אפל קר והן לדגמים של חומר אפל חמים.
כיצד "רואים" חומר אפל?
חומר אפל אינו פולט אור ואינו בולע אותו באופן המאפשר זיהוי ישיר. לפיכך, אסטרונומים נעזרים בתופעה יקומית: עדשת כבידה. מסה מעקמת את המרחב-זמן, ובכך היא מעקמת גם את מסלול האור העובר בסמוך אליה. כאשר גוף מסיבי ממוקם בקו הראייה בין הצופה למקור אור רחוק, הוא יכול למתוח, לעקם ולהכפיל את תדמית המקור – וליצור קשתות דקות או "טבעות איינשטיין". בתוך התדמיות המעוותות הללו ניתן לעיתים לזהות "חריגות" קטנות המרמזות על גופים כבידתיים קטנים בנתיב האור – גם אם הם עצמם אפלים לחלוטין.
ממצאי המחקר ומהותם החריגה
המחקר התמקד בעצם שהתגלה כאשר הוא ממוקם על קשת כבידתית דקה במיוחד. הצוות ביצע בדיקות מקיפות של מודלים אפשריים לפרופיל המסה ולמרחק של העצם, בניסיון לזהות את המודל המסביר באופן מיטבי את העיוות בקשת. התוצאה המועדפת, על פי התקציר, היא מודל הכולל שני רכיבים:
- רכיב קומפקטי ביותר המתנהג כמסה נקודתית (בגבול עליון של רדיוס זעיר, עד כעשרה פרסק – כלומר עשרות שנות אור).
- רכיב מורחב עם צפיפות פנים כמעט קבועה, המשתרע עד רדיוס חיתוך של 139 פרסק.
שילוב זה אינו דומה למבנה של צביר כוכבים רגיל, גלקסיה ננסית טיפוסית, או כל קטגוריה מוכרת אחרת. החוקרים מדגישים כי אם מדובר בעצם הנשלט על ידי חומר אפל, המבנה הזה אינו עולה בקנה אחד עם התחזיות הפשוטות של חומר אפל קר "חלק" ולא-מתנגש, וגם לא בהכרח עם גרסאות חמות שבהן לחלקיקים הייתה מהירות התחלתית גבוהה יותר המוחקת מבנים קטנים.
הסברים אפשריים
אחת האפשרויות שאליהן מפנה המאמר היא חומר אפל בעל אינטראקציות עצמיות (Self-Interacting Dark Matter, SIDM): כלומר, לחלקיקי החומר האפל קיימת לא רק אינטראקציה כבידתית אלא גם "חיכוך" או התנגשויות חלשות ביניהם. במודלים מסוג זה, ההתפתחות הפנימית של הילת החומר האפל יכולה להיות שונה באופן משמעותי, לרבות תרחישים שבהם האזור המרכזי "קורס" ובסופו של דבר נוצר חור שחור מרכזי. החוקרים מציעים כי מסלול זה עשוי להתקרב לתמונה החריגה שנמדדה – אולם חשוב להדגיש: מדובר בפרשנות בלבד, ולא בהכרעה סופית.
השלבים הבאים
כמקובל במדע, "מקרה חריג יחיד" אינו מהווה את סוף הסיפור אלא את תחילתו. יש לחפש מקרים נוספים דומים, לשפר את איכות התצפיות, ולוודא כי האות אינו נובע מפרטים טכניים של המודל או מהשפעות נוספות לאורך קו הראייה. עם זאת, סיפור זה מדגים מדוע אסטרונומים רואים בעדשות כבידה כלי מחקר חשוב: הן מאפשרות להציץ בדיוק אל המקומות שבהם המודלים התיאורטיים פגיעים ביותר – סקאלת הגודל הקטנה שבה חומר אפל אמור ליצור אינספור "גושים" זעירים.
עוד בנושא באתר הידען:
