لا أثر لقوة خفية تثني المجرات

تترك القياسات الحديثة لتمدد الكون مجالًا لـطاقة مظلمة تتطور مع الزمن، بدلًا من ثابت كوني ثابت. وأحد التفسيرات المقترحة أن الطاقة المظلمة تتفاعل مع المادة المظلمة. وهذا من شأنه أن يكسر ركيزة من ركائز الفيزياء، هي مبدأ التكافؤ الذي ينص على أن كل شيء يسقط بالطريقة نفسها، لكن في القطاع المظلم وحده.

تنتج هذه النماذج قوة خامسة تؤثر في المادة المظلمة وحدها. وتبلغ الاختبارات المخبرية لمبدأ التكافؤ دقة جزء من 10¹³ إلى 10¹⁵، لكنها بحكم تصميمها لا تستطيع رؤية قوة تتجاهل المادة العادية. وجاءت أفضل الحدود حتى الآن من علم الكونيات، عند بضعة أجزاء من الألف من الجاذبية، بل إن بعض قراءات أحدث البيانات تفضّل قوة بهذا الحجم.

قرص يتخلّف

يبحث Harry Desmond (جامعة بورتسموث) وPedro G. Ferreira (جامعة أكسفورد) عنها داخل المجرات. فالمجرة الحلزونية قرص من النجوم والغاز يقع داخل هالة أكبر بكثير من المادة المظلمة. وإذا جذبت قوة خامسة الهالة نحو البنى المجاورة دون النجوم، تتقدّم الهالة ويبقى القرص متخلّفًا عنها بعشرات قليلة من الفراسخ الفلكية.

يبقى القرص مرتبطًا بالهالة، لكن جذب الهالة الذي يعيده يضعف نحو الأطراف. لذا يجب أن تنزاح النجوم الخارجية أكثر من الداخلية، فينثني القرص على شكل حرف U، أي وعاء ينفتح بعيدًا عن اتجاه القوة. وعمق الوعاء يتناسب طرديًا وبدقة مع شدة القوة.

كيف تثني قوة تؤثر في المادة المظلمة وحدها قرصًا: تُسحب الهالة بعيدًا (السهم الأخضر)، فيستقر القرص خارج المركز وينثني على شكل U. — الشكل 1، Desmond & Ferreira (2026)، arXiv:2610.24618، CC BY 4.0.

آلاف الأقراص المرئية من حافتها

الانثناء المتوقع أصغر بكثير من أن يُرى في أي مجرة منفردة، والمجرات الحقيقية تلتوي لأسباب عادية كثيرة. لذلك فالاختبار إحصائي. قاس المؤلفان الخط الأوسط لـ3,968 قرصًا مرئيًا من حافته في صور مسح سلون الرقمي للسماء، بمقياس لا يستجيب إلا للانثناءات على شكل U ويتجاهل الالتواءات على شكل S الشائعة في المجرات الحلزونية.

ومن خريطة لمادة الكون المحلي تمتد حتى 290 ميغافرسخًا، حسبا لكل مجرة اتجاه القوة الخامسة التي ستشعر بها وشدتها. ولو كانت القوة موجودة، لاصطفّت الانثناءات مع هذه التوقعات.

لكنها لا تصطف. فالانثناءات المقيسة لا تُظهر أي أثر للارتباط المتوقع، بل تميل ميلًا طفيفًا جدًا في الاتجاه المعاكس، وهو أثر يعزوه المؤلفان بالكامل تقريبًا إلى مجرة واحدة بقي في صورتها نجم من المقدمة.

حدّ أشدّ بثلاث مرات

النتيجة حدّ أعلى: يجب أن تكون القوة الخامسة أضعف من 7.7 × 10⁻⁴ من الجاذبية (بمصداقية 95%) للمديات البالغة 8 ميغافرسخ فما فوق. وبعد اختبار خمسة عشر تنويعًا على افتراضاتهما، يقدّم المؤلفان حدًّا متحفظًا قدره 1.7 × 10⁻³.

المنطقة المستبعدة (بالرمادي) لشدة قوة في القطاع المظلم مقابل مداها؛ وعلى اليمين حالة المدى اللانهائي، حيث تقع عدة قيم تفضّلها مطابقات بيانات DESI (بالأزرق والبنفسجي) فوق الحدّ الجديد. — الشكل 3، Desmond & Ferreira (2026)، arXiv:2610.24618، CC BY 4.0.

وبالنسبة إلى مدى لانهائي فعليًا، يكون حتى الحدّ المتحفظ أقوى بثلاث مرات من أشدّ قيد كوني، وأقوى بـ43 إلى 360 مرة من الاختبارات الفيزيائية الفلكية السابقة. وهو يجعل، عند نحو 2 إلى 3 سيغما، شدّات الاقتران التي تفضّلها عدة مطابقات حديثة للطاقة المظلمة المتفاعلة مع بيانات مسح DESI غير مرجّحة.

والمقاربتان متكاملتان. فالحدود الكونية تعتمد على سلوك الحقل عبر التاريخ الكوني؛ أما اختبار الانثناء فيقيس القوة المؤثرة في المادة المظلمة اليوم. وفي المديات المتوسطة، لا يزال تحليل كوني لأبسط نموذج يعطي قيدًا أشدّ من الحدّ المتحفظ هنا.

مخارج ممكنة

لا يزال بإمكان نظرية ما أن تخفي القوة داخل المجرات بآلية «حجب» (screening). ويبيّن المؤلفان أن الأنواع الشائعة من الحجب لا تستطيع ذلك مع إبقاء القوة ذات صلة بعلم الكونيات. ويبقى خياران أكثر غرابة مفتوحين، هما حجب Vainshtein وما يسمى الاقتران اللاشكلي (disformal)، وقد تُركا لأعمال مستقبلية. وحتى ذلك الحين، يقترح المؤلفان أن تعامل مطابقات الطاقة المظلمة المتفاعلة 1.7 × 10⁻³ من الجاذبية بوصفها السقف.