جسم هالة مضغوط ضخم

الأجسام الهالية المدمجة الضخمة ( MACHO ) هي نوع من الأجرام الفلكية التي قد تفسر وجود المادة المظلمة الظاهرية في هالات المجرات . وهي أجسام لا تُصدر إشعاعًا يُذكر، وتنجرف عبر الفضاء بين النجوم دون ارتباط بأي نظام كوكبي (وقد تتكون أو لا تتكون من مادة باريونية عادية ). ونظرًا لقلة إضاءة هذه الأجسام، يصعب رصدها. وتشمل الأجسام المرشحة لتكون أجسامًا هالية مدمجة ضخمة الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية ، بالإضافة إلى الأقزام البنية والكواكب غير المرتبطة بأي نظام كوكبي . كما اقتُرحت الأقزام البيضاء والأقزام الحمراء الخافتة جدًا كأجسام مرشحة لتكون أجسامًا هالية مدمجة ضخمة. وقد صاغ هذا المصطلح عالم الفيزياء الفلكية كيم غريست. ^{[ 1 ]}

يمكن رصد مجرة ​​ضخمة فائقة الكتلة (MACHO) عندما تمر أمام نجم أو بالقرب منه، حيث تعمل جاذبيتها على ثني الضوء، مما يجعل النجم يبدو أكثر سطوعًا، في مثال على ظاهرة عدسة الجاذبية المعروفة باسم عدسة الجاذبية الصغرية . وقد بحثت عدة مجموعات عن هذه المجرات من خلال رصد تضخيم الضوء الناتج عن عدسة الجاذبية الصغرية. واستبعدت هذه المجموعات فرضية أن المادة المظلمة يمكن تفسيرها بوجود مجرات ضخمة فائقة الكتلة ذات كتلة ضمن النطاق المذكور.^تتراوح كتلها من 1 × 10⁻⁸ كتلة شمسية (0.3 كتلة قمرية) إلى 100 كتلة شمسية. زعمت مجموعة بحثية، هي تعاونية MACHO، في عام 2000، أنها رصدت ما يكفي من تأثير العدسات الجاذبية الدقيقة للتنبؤ بوجود العديد من أجسام MACHO بمتوسط ​​كتلة يبلغ حوالي 0.5 كتلة شمسية ، وهو ما يكفي لتكوين ما يقارب 20% من المادة المظلمة في المجرة. ^{[ 2 ]} يشير هذا إلى أن أجسام MACHO قد تكون أقزامًا بيضاء أو حمراء ذات كتل متقاربة. مع ذلك، فإن الأقزام الحمراء والبيضاء ليست مظلمة تمامًا؛ فهي تُصدر بعض الضوء، وبالتالي يمكن البحث عنها باستخدام تلسكوب هابل الفضائي ومسح الحركة الذاتية . وقد استبعدت هذه الأبحاث احتمال أن تُشكل هذه الأجسام نسبة كبيرة من المادة المظلمة في مجرتنا. في المقابل، لم تؤكد مجموعة بحثية أخرى، هي تعاونية EROS2، مزاعم مجموعة MACHO بشأن الإشارات. لم يجدوا تأثيرًا كافيًا للعدسات الدقيقة بحساسية أعلى بمعامل 2. ^{[ 3 ]} أظهرت الملاحظات باستخدام جهاز NICMOS التابع لتلسكوب هابل الفضائي أن أقل من واحد بالمائة من كتلة الهالة تتكون من الأقزام الحمراء. ^{[ 4 ] [ 5 ]} وهذا يُعادل جزءًا ضئيلاً من كتلة هالة المادة المظلمة. لذلك، لا تُحل مشكلة الكتلة المفقودة بواسطة الأقزام الحمراء أو البيضاء في هالات المادة المظلمة الضخمة. ^{[ 6 ]}

قد تُعتبر الأجسام الضخمة ذات المادة المظلمة (MACHOs) أحيانًا جزءًا من الثقوب السوداء . الثقوب السوداء المعزولة، الخالية من أي مادة حولها، سوداء حقًا لأنها لا تُصدر أي ضوء، وأي ضوء يسقط عليها يُمتص ولا ينعكس. يمكن أحيانًا رصد الثقب الأسود من خلال هالة من الغاز والغبار الساطع التي تتشكل حوله كقرص تراكمي تجذبه جاذبيته. يمكن لهذا القرص أن يُولّد نفاثات من الغاز تُقذف بعيدًا عن الثقب الأسود لأنه لا يمكن امتصاصه بسرعة كافية. مع ذلك، لا يمتلك الثقب الأسود المعزول قرصًا تراكميًا، ولا يمكن رصده إلا من خلال عدسة الجاذبية. يشك علماء الكونيات في أن الثقوب السوداء الناتجة عن الانهيار غير المباشر تُشكّل غالبية المادة المظلمة، لأن هذه الثقوب تقع في نقاط معزولة من المجرة. يجب أن يكون أكبر مُساهم في الكتلة المفقودة مُنتشرًا في جميع أنحاء المجرة لتحقيق توازن الجاذبية. تعتقد أقلية من الفيزيائيين، بمن فيهم تشابلين ولافلين ، أن النموذج المقبول على نطاق واسع للثقب الأسود خاطئ، ويجب استبداله بنموذج جديد، وهو نجم الطاقة المظلمة . في الحالة العامة للنموذج الجديد المقترح، سيكون التوزيع الكوني للطاقة المظلمة غير منتظم إلى حد ما، وقد تكون نجوم الطاقة المظلمة من النوع البدائي مرشحًا محتملاً لـ MACHOs.

تختلف النجوم النيوترونية عن الثقوب السوداء في كثافتها، فهي ليست ثقيلة بما يكفي لتنهار تمامًا، بل تُشكّل مادةً تُشبه نواة الذرة تُسمى المادة النيوترونية . بعد مرور وقت كافٍ، قد تُشعّ هذه النجوم طاقةً كافيةً لتصبح باردةً جدًا بحيث لا تُرى بالعين المجردة. وبالمثل، قد تُصبح الأقزام البيضاء القديمة باردةً وميتةً، لتتحول في النهاية إلى أقزام سوداء ، مع أن عمر الكون ليس كبيرًا بما يكفي لوصول أي نجم إلى هذه المرحلة.

تم اقتراح الأقزام البنية أيضًا كمرشحين محتملين لظاهرة MACHO. تُسمى الأقزام البنية أحيانًا "النجوم الفاشلة" لأنها لا تمتلك كتلة كافية لبدء الاندماج النووي بمجرد انهيارها بفعل جاذبيتها. تبلغ كتلة الأقزام البنية ما بين 13 إلى 75 ضعف كتلة كوكب المشتري. يؤدي انكماش المادة المكونة للقزم البني إلى تسخينه، لذا لا يتوهج إلا بشكل خافت في أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء، مما يجعل رصده صعبًا. لم يكشف مسح لتأثيرات عدسة الجاذبية في اتجاه سحابتي ماجلان الصغرى والكبرى عن عدد ونوع أحداث العدسة المتوقعة إذا كانت الأقزام البنية تُشكل نسبة كبيرة من المادة المظلمة. ^{[ 7 ]}

أظهرت الدراسات النظرية أيضًا أن الجسيمات الضخمة ذات البنية الجزيئية الكبيرة (MACHOs) القديمة لا يُرجح أن تُفسر الكميات الهائلة من المادة المظلمة التي يُعتقد حاليًا بوجودها في الكون. ^{[ 8 ]} فالانفجار العظيم ، كما هو مفهوم حاليًا، لا يُمكن أن يكون قد أنتج كمية كافية من الباريونات مع الحفاظ على توافقه مع الوفرة العنصرية المرصودة، ^{[ 9 ]} بما في ذلك وفرة الديوتيريوم . ^{[ 10 ]} علاوة على ذلك، تُحدد الملاحظات المنفصلة للتذبذبات الصوتية الباريونية ، سواء في إشعاع الخلفية الكونية الميكروي أو في البنية واسعة النطاق للمجرات، حدودًا لنسبة الباريونات إلى إجمالي كمية المادة. تُشير هذه الملاحظات إلى أن جزءًا كبيرًا من المادة غير الباريونية ضروري بغض النظر عن وجود أو عدم وجود جسيمات MACHOs؛ ^{[ 11 ]} ومع ذلك، يُمكن أن تكون الجسيمات المرشحة لتكون MACHOs، مثل الثقوب السوداء البدائية، قد تشكلت من مادة غير باريونية (من حقب ما قبل الباريونات في بدايات الانفجار العظيم). ^{[ 12 ]}

• الجسيمات الضخمة ذات التفاعل الضعيف (WIMPS)، وهي نظرية بديلة للمادة المظلمة
• التجمعات القوية للأجسام الباريونية الضخمة (RAMBOs)
• مشروع MACHO ، بحث رصدي عن MACHOs