بالاعتماد على أحدث بيانات الرصد الخاصة بتلسكوب جيمس ويب الفضائي، رسم علماء الفلك أدق خريطة لتوزيع المادة المظلمة في الكون حتى الآن، تظهر بوضوح "الهيكل العظمي للكون" الممتد لمليارات السنين الضوئية وشبكة ألياف غير مرئية مكونة من المادة المظلمة على نطاق واسع لأول مرة.وقد تم نشر نتائج البحوث ذات الصلة في مجلة "Nature Astronomy". استخدم الفريق قدرات ويب للكشف عن الأشعة تحت الحمراء لإجراء عمليات رصد طويلة المدى وتحليل إحصائي لما يقرب من 800000 مجرة في منطقة مراقبة الفضاء السحيق الشهيرة COSMOS، وبالتالي إعادة بناء صورة مفصلة لكيفية سيطرة المادة المظلمة على تكوين الهياكل واسعة النطاق منذ الأيام الأولى للكون.
يُعتقد أن المادة المظلمة تمثل حوالي أربعة أخماس إجمالي المادة في الكون، لكنها لا تبعث الضوء ولا تمتصه بنفسها. ولا يمكن ملاحظتها مباشرة من قبل البشر. ولا يمكن "الاستدلال" على وجودها وتوزيعها إلا من خلال تأثير جاذبيتها على المادة المرئية والضوء. اعتمدت هذه الدراسة طريقة "تأثير عدسة الجاذبية الضعيفة": عندما تشكل المادة المظلمة واسعة النطاق خيوطًا في الكون، فإن جاذبيتها ستؤدي إلى انحناء الضوء قليلاً من المجرات الخلفية الأبعد، مما يتسبب في تمدد هذه المجرات قليلاً وتشويهها في التصوير التلسكوبي، تمامًا مثل الانعكاسات التي تُرى من خلال مرآة ضبابية أو ماء متموج. حدق فريق البحث العلمي في نفس الرقعة من السماء لمدة إجمالية بلغت 255 ساعة في السنة الأولى من تشغيل ويب. من خلال إحصاء تشوه شكل مئات الآلاف من المجرات الخلفية بدقة، قاموا بعكس توزيع المادة المظلمة الأمامية ثم قاموا بإنشاء خريطة عالية الدقة للمادة المظلمة.
اشتهرت منطقة المراقبة هذه بدراسة تكوين المجرات وبنية العنقود في وقت مبكر من عصر تلسكوب هابل. الآن، دفعت أداة ويب للأشعة تحت الحمراء مجال الرؤية إلى أعماق الكون السابق، والتقطت المجرات المبكرة الأقدم والأكثر خفوتًا، مما سمح للعلماء بتتبع عملية المادة المظلمة "بناء السقالات الكونية" للأمام في البعد الزمني. وقالت ديانا سكوجناميجليو من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، وأحد قادة الدراسة، إنه على الرغم من أن الخريطة الجديدة تظل متسقة بشكل عام مع الملاحظات السابقة، فقد تم تحسين دقةها وتفاصيلها بشكل كبير، مما يسمح بعرض "الإطار غير المرئي" للبنية واسعة النطاق للكون بهذه الطريقة الواضحة لأول مرة.
من خلال فرض توزيع كثافة المادة المظلمة وتوزيع المجرات، لاحظ الباحثون أن المجرات مرتبة على طول ألياف المادة المظلمة مثل "خرز على خيط"، مما يؤكد صورة التطور الهيكلي لـ "المادة المظلمة الثقيلة، والضوء الخفيف": أولاً، شكلت المادة المظلمة كتلًا غير متساوية وهياكل خيطية في الكون المبكر، ثم قامت جاذبيتها بجمع المادة العادية بشكل مستمر، وتراكمت كثافتها في المناطق المحلية بما يكفي لإشعال النجوم وتشكيل المجرات والأنظمة الكوكبية. وأشار ريتشارد ماسي، عالم الفيزياء في جامعة دورهام في المملكة المتحدة والذي شارك في الدراسة، بوضوح إلى أن المادة المظلمة تشكل "سقالات الجاذبية" لجميع الهياكل في الكون. السبب وراء قدرة المجرات الكبيرة مثل درب التبانة على الحفاظ على استقرارها لمليارات السنين يرجع إلى حد كبير إلى "التعليق" على هذه الشبكة المنسوجة بواسطة المادة المظلمة.
لا توفر النتائج الجديدة "خريطة أساسية" صادمة للكون فحسب، بل تضع أيضًا معيارًا هامًا للمراقبة للاستكشاف المستقبلي لطبيعة المادة المظلمة. وأشارت راشيل ماندلباوم، عالمة الفيزياء في جامعة كارنيجي ميلون التي لم تشارك في البحث، إلى أن هذه الدفعة من البيانات سيستخدمها الزملاء لفترة طويلة وستساعد في الإجابة على أسئلة أساسية مثل كيفية توزيع المادة في الكون وكيف تتطور المجرات في إطار المادة المظلمة. بعد ذلك، ستقوم مشاريع مثل تلسكوب إقليدس الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، وتلسكوب نانسي جريس الروماني المخطط له في الولايات المتحدة، ومرصد فيرا سي روبين في تشيلي، بإجراء مسوحات للسماء في منطقة سماء أكبر ونطاقات موجية مختلفة ومقاييس زمنية أطول، مما يؤكد ويكمل بشكل متبادل خريطة المادة المظلمة عالية الدقة التي قدمها ويب، ويعزز بناء نموذج كون ثلاثي الأبعاد أكثر اكتمالا، ويقترب تدريجيا من الحقيقة حول الخصائص الفيزيائية الرئيسية مثل خصائص الكتلة والحركة للمادة المظلمة. جزيئات.