מחקר שפורסם ב־Science Bulletin מציע שחומר אפל דו־רכיבי עם אינטראקציה עצמית יכול להסביר גם את הליבות הדלילות של גלקסיות ננסיות וגם את מבני העידוש הכבידתי הצפופים שנצפו ביקום
החומר האפל ממשיך לאתגר את הבנתנו את היקום, במיוחד כשתצפיות חדשות מגלות התנהגויות שסותרות את המודלים המסורתיים.
החומר האפל הוא אחד המרכיבים הכי מסתוריים של היקום. הוא לא פולט, בולע או מחזיר אור, אבל כוח הכבידה שלו מעצב בשקט גלקסיות, מעקם אור על פני מרחקים קוסמיים ומשפיע על אופן ההיווצרות של מבנים בקני המידה הכי גדולים.
עשרות שנים ההסבר המוביל היה המודל "חומר אפל קר", שבו מניחים שחלקיקי החומר האפל נעים לאט ומקיימים אינטראקציה רק באמצעות כבידה. המסגרת הזאת הצליחה מאוד, אבל לאחרונה תצפיות מאוד מדויקות מתחילות לחשוף את מגבלותיה.
בגלקסיות ננסיות מסוימות, החומר האפל נראה "מפוזר" באופן לא רגיל, עם צפיפות נמוכה מהמצופה במרכזן. בה בעת, מחקרים של עידוש כבידתי חזק גילו גושים צפופים מאוד של חומר אפל שהם הרבה יותר קומפקטיים ממה שחוזות התאוריות הרגילות. התצפיות הסותרות האלה נמשכות שנים ועדיין קשה ליישב אותן במסגרת אחת.
מחקר חדש של מדענים סיניים מציע פתרון אפשרי. הם אומרים שייתכן שהחומר האפל לא עשוי מחלקיקים מסוג אחד, אלא כולל חלקיקים עם מסות שונות.
נקודת מבט דו-רכיבית חדשה
החוקרים מציעים מודל של "חומר אפל דו-רכיבי עם אינטראקציה עצמית". בתמונה הזאת, החומר האפל מורכב משני סוגים לפחות של חלקיקים, אחד כבד ואחד קל. החלקיקים האלה מקיימים אינטראקציות לא רק באמצעות כבידה אלא גם באמצעות התנגשויות ישירות, שגורמות לתהליך בשם "הפרדת מסות".
עם הזמן, האפקט הזה גורם לחלקיקי החומר האפל הכבדים לנוע פנימה אל מרכזי הגלקסיות, ואילו החלקיקים הקלים מתפזרים החוצה. תהליך דומה מתרחש בצבירי כוכבים, כשכוכבים יותר מסיביים נסחפים לכיוון המרכז והקלים יותר מתרחקים.
באמצעות הדמיות ברזולוציה גבוהה עם ניתוח תאורטי מפורט, הצוות הראה שהפרדת מסות יכולה לשחזר מגוון רחב של תצורות קוסמיות שנצפו.
הסברים למבני גלקסיות ועידוש
בגלקסיות ננסיות, התהליך יוצר ליבות חומר אפל עם צפיפות מרכזית נמוכה יחסית, שמתאימות לתצפיות מהזמן האחרון של התקבצות גלקסיות. בסביבות יותר צפופות ומורכבות, חלק מהילות החומר האפל נעשות יותר ויותר קומפקטיות, ויוצרות אזורים צפופים שיכולים ליצור עידוש כבידתי חזק.
המודל גם מגדיל את הסבירות של אירועי עידוש בקנה מידה קטן. בגלל ריכוז החומר האפל באזורים מסוימים על ידי הפרדת המסות, מבנים נעשים יעילים יותר ב"הגדלת" אור מגלקסיות מרוחקות ברקע.
אל השקפה מורכבת יותר על החומר האפל
לדברי החוקרים, ייתכן שמספר אנומליות קטנות שנראות סותרות בעצם מצביעות על אותה מסקנה. ההתנהגות הפנימית של החומר האפל יכולה להיות הרבה יותר מורכבת ממה שחשבו קודם.
סקרים אסטרונומיים והמדידות של עידוש ממשיכים להשתפר, והמדענים יוכלו אולי להשתמש ב"זכוכיות מגדלת קוסמיות" אלו כדי לבדוק אם לחומר האפל באמת יש יותר מרכיב אחד. ממצאים כאלה יוכלו לשנות משמעותית את הבנתי את היקום.
למאמר המדעי DOI: 10.1016/j.scib.2026.01.077
עוד בנושא באתר הידען:
