نقشه ماده تاریک کیهان

* گروهی از دانشمندان به رهبری دانشگاه ییل یکی از پُروضوح‌ترین نقشه‌های ماده‌ی تاریک تا به امروز را پدید آورده‌اند که نمایی پرجزییات برای وجود ماده‌ی تاریک سرد -گونه‌ی فرضیِ کُندی از ماده‌ی تاریک- فراهم می‌کند. ماده‌ی تاریک بخش بزرگی از جرم موجود در کیهان را تشکیل داده است.

این یک نمایش سه-بعدی از پراکندگی بازسازی شده‌ی توده‌های ماده‌ی تاریک در یک خوشه‌ی کهکشانی دوردست، با بهره از داده‌های برنامه‌ی "میدان‌های مرزی" تلسکوپ فضایی هابل است. ماده‌ی نادیدنی تاریک در این نقشه از یک برآمدگی هموار ماده‌ی تاریک که توده‌هایی رویش شکل گرفته‌اند درست شده.

نقشه‌ی ماده‌ی تاریک با بهره از داده‌های "میدان‌های مرزی تلسکوپ فضایی هابل" به دست آمد. این داده‌ها از سه خوشه‌ی کهکشانی که با رفتاری مانند عدسی‌های کیهانی، بخش‌های دورتر کیهان را بزرگنمایی کرده بودند گردآوری شد؛ پدیده‌ای که به نام همگرایی گرانشی شناخته می‌شود.

بررسی داده‌های هابل را گروهی از پژوهشگران به رهبری اخترفیزیکدان دانشگاه ییل، پریام‌وادا ناتاراجان انجام دادند. ناتاراجان می‌گوید: «ما به کمک داده‌های این سه خوشه‌ی همگراینده توانستیم با پیروزی، نقشه‌ی دانه‌بندیِ (granularity) ماده‌ی تاریک درون این خوشه‌ها را با جزییاتی عالی تهیه کنیم. ما از همه‌ی توده‌های ماده‌ی تاریک که داده‌ها اجازه‌ی دیدنشان را به ما می‌دادند نقشه برداشته‌، و پرجزییات‌ترین نقشه‌ی مکان‌نگاشتی (توپوگرافیک) از چشم‌انداز ماده‌ی تاریک تا به امروز را پدید آورده‌ایم.»

دانشمندان بر این باورند که احتمالا ماده‌ی تاریک (ذرات پنداشتی نادیدنی که نور را نه بازمی‌تابانند و نه درمی‌آشامند، ولی می‌توانند نیروی گرانش وارد کنند) هشتاد درصد ماده‌ی درون کیهان را تشکیل داده. ماده‌ی تاریک شاید سرشت چگونگی پیدایش کهکشان‌ها و چگونگی ساختاربندی کیهان را توضیح بدهد. آزمایشگاه‌ها در ییل و جاهای دیگر در تلاش برای شناسایی ذرات سازنده‌ی ماده‌ی تاریکند؛ نامزدهای پیشرو برای آن، اکسیون‌ها و نوترالینوها هستند.

ناتاراجان می‌گوید: «با این که ما اکنون محتوای دقیق ماده‌ی تاریک کیهان و چگونگی پراکندگی آن در جهان هستی را می‌دانیم، ولی خود ذرات سارنده‌اش هنوز برایمان ناشناخته است.»

پنداشته می‌شود ذرات ماده‌ی تاریک جرم نادیدنی‌ای که مسئول همگرایی گرانشی است را فراهم می‌کند و نور کهکشان‌های دوردست را می‌خماند (خم می‌کند). خمیدگی نور مایه‌ی پیدایش اعوجاج‌هایی سامان‌مند در ساختار کهکشان‌های دوردستی می‌شود که ما آنها را از پشت این عدسی‌های کیهانی می‌بینیم. گروه ناتاراجان با رمزگشایی از این اعوجاج‌ها توانستند نقشه‌ی تازه‌ی ماده‌ی تاریک را به دست آورند.

این نقشه همخوانی نزدیک و چشمگیری با شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای از ماده‌ی تاریک که نظریه‌ها برای مدل ماده‌ی تاریک سرد پیش‌بینی کرده بودند دارد؛ سرعت حرکت ماده‌ی تاریک سرد کمتر از سرعت نور است، ولی ماده‌ی تاریک گرم سرعت بیشتری [نسبت به ماده‌ی تاریک سرد] دارد. به گفته‌ی پژوهشگران، با توجه به این که همه‌ی شواهدی که تاکنون از ماده‌ی تاریک به دست آمده نامستقیم بوده‌اند، این سازگاری با مدل استاندارد توجه‌برانگیز است.

شبیه‌سازی‌های پُروضوحی که در این پژوهش به کار رفتند -با نام برنامه‌ی Illustris- پیدایش ساختارها در کیهان بر پایه‌ی نظریه‌های پذیرفته شده‌ی کنونی را مانندسازی می‌کنند. جزییات این پژوهش در گزارشی در شماره‌ی ۲۸ فوریه‌ی ماهنامه‌ی انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شد.

-------------------------------------------------

به تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

واژه نامه:

dark matter - cold dark matter - Hubble Space Telescope - Frontier Fields - galaxy cluster - gravitational lensing - Priyamvada Natarajan - Yale - axion - neutralino - galaxy - lens - computer simulation - speed of light - standard model - Illustris - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - 3-D

منبع: sciencedaily

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان