ماده تاریک سبک‌تر و فرارتر از تصور ماست!

MacTavish · 22/8/19

بیگ بنگ: پژوهشگران دانشگاه “استنفورد”آمریکا در مطالعه اخیرشان به این نتیجه رسیده‌اند که “ماده تاریک” سبکتر و غیرقابل دسترس‌تر از آن چیزی است که پیشتر تصور می‌شد.

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، پژوهشگران دانشگاه “استنفورد”و “آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده اسلک”طی این مطالعه اظهار کرده‌اند اگرچه ماده تاریک حدود ۸۵ درصد از کل ماده در جهان را تشکیل می‌دهد، اما درک ساختار آن بسیار مشکل است. طی این مطالعه فیزیکدانان به بررسی دقیق آن پرداخته‌اند.

پژوهشگران با بررسی کهکشان راه شیری دریافتند که ماده تاریک احتمالاً سبک‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد است و علاوه بر این موضوع با مواد طبیعی دیگر هم تعامل کمتری دارد. ماده تاریک، نوعی از ماده است که فرضیه وجود آن در اخترشناسی و کیهان‌شناسی ارائه شده است تا پدیده‌هایی را توضیح دهد که به نظر می‌رسد ناشی از وجود میزان خاصی از جرم باشند که از جرم موجود مشاهده‌ شده در جهان بیشتر است.

علت نامگذاری این پدیده به “ماده تاریک” به این دلیل است که هیچ نوری را منتشر نمی‌کند و نسبت به هیچ نوری نیز واکنش نشان نمی‌دهد و به ندرت با “ماده متعارف”(regular matter) ارتباط برقرار می‌کند و تنها نکته‌ای که باعث شده پژوهشگران متوجه آن شوند اثرات گرانشی آن بر ماده‌های دیگر است.

دانشمندان درباره جزئیات ماده تاریک اطلاعات دقیقی ندارند بنابراین تصمیم گرفتند تا طی این مطالعه یکی از مدل‌های معروف مرتبط با ماده تاریک را مورد بررسی قرار دهند. یکی از این مدل‌ها که بسیار شناخته شده هم است “لامبدا-سی‌دی‌ام” یا “ماده تاریک سرد لامبدا”،Lambda-CDM (ΛCDM) نام دارد و می‌تواند چند معمای ماده تاریک را برای ما حل کند. واژه سرد که در این مدل به کار رفته به این معنی است که سرعت این ماده بسیار کندتر از سرعت نور است و ضد برخورد است به این معنا که به ندرت با ماده متعارف برخورد می‌کند.

لامبدا-سی‌دی‌ام حاصل پارامتری‌سازی مدل بیگ بنگ در کیهان‌شناسی فیزیکی است. در این مدل جهان شامل یک ثابت کیهانی که وجود آن به انرژی تاریک نسبت داده می‌شود – و همچنین ماده تاریک سرد(CDM) است. اغلب از این مدل با نام مدل استاندارد کیهان‌شناسی بیگ بنگ یاد می‌شود.

مدل لامبدا-سی‌دی‌ام همچنین به ما می‌گوید که ماده تاریک نقش مهمی در شکل‌گیری جهان هستی ایفا کرده است. در روزهای اولیه، کیهان اساساً مسطح و یکنواخت بود، اما به دلیل آنکه حرکت آن کند است ماده تاریک تمایل داشت تا به شکل چاله در آید. در نهایت، گرانش، ماده منظم را وارد این چاله‌ها کرده و سبب شده تا کهکشان‌هایی که همانند تارعنکبوت به نظر می‌رسند، ایجاد شوند.

در حالیکه این مدل به خوبی ساختارهای بزرگ در مقیاس را توضیح می‌دهد اما در صورت استفاده از آن برای مقیاس‌های کوچک، مانند کهکشان‌های تکی، نمی‌توان انتظار زیادی از آن داشت. محققان طی این مطالعه جدید از این مدل بعنوان نقطه شروع استفاده کردند و شبیه‌سازی‌هایی از چگونگی جهان هنگامی که با ماده تاریک پر می‌شد، انجام دادند و سپس داده‌های این مطالعه را با ساختار شناخته شده کهکشان‌های کهکشان راه شیری ترکیب کردند.

پس از انجام بررسی‌ها پژوهشگران دریافتند همه مواد با یکدیگر به خوبی هماهنگ هستند و این به آن معناست که ماده تاریک می‌بایست سبک‌تر و گرم‌تر از آن چیزی باشد که پیشتر تصور می‌شد. منظور از واژه گرم‌تر به این معنا است که حرکت آن کمی سریع‌تر شده است اما از سوی دیگر ارتباط آن با ماده متعارف کمتر از پیش شده است.

“اتان نادلر” نویسنده ارشد این مطالعه گفت: نکته‌ای که مطالعه ما را هیجان انگیز کرده است این است که طی آن کهکشان‌های کم نور را با نظریه‌های ماده تاریک مورد بررسی قرار داده‌ایم. ما تعداد بسیاری از قطعات پازل را کنار هم قرار دادیم و اطلاعاتی حتی جز درباره ماده تاریک دریافتیم. گرچه ما هنوز به طور کامل ساختار ماده تاریک را درک نکرده‌ایم اما نتایج مطالعه ما می‌تواند یک گام مهم در درک بهتر آن باشد. یافته‌های این مطالعه در مجله Astrophysical منتشر شد.