رصد ماده‌ی تاریک در دل دورترین عصر پیدایش کیهان

پژوهشگران ژاپنی با همکاری دانشگاه پریسنتون، در اطراف کهکشا‌ن‌هایی که 12 میلیارد سال پیش دیده می‌شدند به رصد ماده‌ی تاریک پرداختند.

مشاهده‌ی گذشته‌ای بسیار دور احتمالاتی را به پیش می‌کشد که قوانین اساسی کیهان‌ را متفاوت از آن‌چه که می‌پنداشتیم نشان می‌دهد. این همکاری به‌ رهبری دانشمندانی در دانشگاه ناگویای ژاپن به دست آمده است.

مشاهده‌ی آن‌چه‌که در زمان‌های بسیار دور رخ می‌دهد، بسیار چالش برانگیز است؛ چرا که سرعت محدود نور باعث می‌شود آن‌چه را که امروزه ما از کهکشان‌های دور می‌بینیم، در واقع برای میلیارد‌ها سال پیش باشند. امّا با این حال، رصد ماده‌ی تاریک بسیار دشوارتر از آن‌چیزی‌ست که به نظر می‌آید چون هیچ نوری را از خود بازتاب نمی‌دهد.

ایده‌ی دیوانه‌واری بود؛ هیچ‌کسی نفهمید که چطور انجامش دادیم! – پرفسور ماسامی اوچی.

با این اوصاف، پژوهشگران با استفاده از نظریه‌ی نسبیت عام اینشتاین که پیش‌بینی می‌کند همگرایی گرانشیِ کهکشان‌های پیش‌زمینه موجب تحریف نور کهکشان‌های دوردست می‌شوند، میزان ماده تاریک آن را اندازه‌گیری کردند. باید بدانیم که هرچه بازتاب خمش نور کهکشانی بیشتر باشد، مقدار ماده تاریک در کهکشان «لنزی (=عدسی)»  نیز بیشتر است.

با این حال، فراتر از آستانه‌ی تعیین شده، دانشمندان با یک مشکل دست به گریبان بودند. نوری که از کهکشان‌های دورتر بدان‌ها نگاه می‌کنیم، همواره ضعیف و ضعیف‌تر می‌شود و بنابراین اثر همگرایی گرانشی نیز تخفیف پیدا کرده و تشخیص آن را دشوارتر می‌سازد. علی‌رغم کوشش دانشمندان برای ردگیری سیگنال‌های نوری از چند کهکشان در حل این مشکل، امّا تا آن زمان هنوز هم در تشخیص بسیاری از کهکشان‌های دورتر ناتوان بودیم به این معنا که ماده تاریک مورد مطالعه تنها متعلق به هشت تا ۱۰ میلیارد سال پیش بوده است.

بیشتر بخوانید: کشف یک اَبَر زمین زیست‌پذیر که تنها 37 سال نوری با ما فاصله دارد [+عکس]

مشکلات رصد ماده‌ی تاریک

برای غلبه بر این چالش‌ها و رصد ماده‌ی تاریک از دورترین نقطه‌ی کیهان، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی هیرونو میاتاک از دانشگاه ناگویا، رصدخانه نجوم ژاپن از دانشگاه توکیو و دانشیارهای دانشگاه پرینستونِ آمریکا همکاری کردند تا از مبدأ متفاوتی از نور پس زمینه، یعنی امواج مایکروویو ناشی از بیگ بنگ استفاده کنند.

در وهله‌ی نخست، داده‌هایی از رصدهای تلسکوپ سوبارو مورد استفاده قرار گرفت تا گروه پژوهشی تعداد 1/5 میلیون از کهکشان‌های «لنزی» را با استفاده از نور مرئی که متعلق به 12 میلیارد سال پیش هستند تشخیص دهند. سپس از تابش‌های زمینه‌ای کیهانی دورتر را که از بیگ‌بنگ تابیده شده‌اند برای اندازه‌گیری ماده تاریک استفاده کنند. برای این‌کار از ماهواره‌ی پلانک استفاده شد تا گروه بتواند ماده‌ی تاریک اطراف کهکشان‌های «عدسی» را اندازه‌گیری نماید. نتا باهکال و ایگن هیگینز به ترتیب استاد اخترشناسی و استاد اخترفیزیک دانشگاه پرینستون گفتند:

این نتایج انگاره‌های قوام‌یافته‌ای از کهکشان‌ها و چگونگی تطوّرشان در زمان به‌دست می‌دهد، تا حدّی که بتوانیم از ماده‌ی تاریک پیرامون و درون کهکشان‌ها ترسیمی ارائه دهیم.

امّا دکتر میاتاک با نگاهی بدبینانه‌تر به این نتایج افزوده است:

یافته‌های ما هم‌چنان غیرقطعی هستند؛ امّا اگر حقیقت داشته باشند، هر چه به عقب‌تر می‌رویم، کاستی مدل فعلی‌ بیشتر خودش را نشان می‌دهد. این هیجان‌انگیز است چون اگر نتایج با گذشت زمان، قطعی باقی بمانند، اسباب ارتقای مدل فعلی را فراهم آورده و بینشی را از ماهیت ماده‌ی تاریک ارائه می‌دهند.

به نقل از مالاگن دانشیار دانشگاه پرنیستون، در این نقطه آن‌ها سعی دارند با استفاده از امواج لامبدای تابش کیهانی هستی را توضیح دهند، اگر موفق شوند، این موجب بازنگری در فرضیات مدل کنونی خواهد شد.

هم‌چنین، این مطالعه هنوز کاملاً از داده‌های در دسترس تلسکو‌پ های موجود اعم از پلانک و سوبارو استفاده نکرده است. به عنوان نمونه، فعلاً 1/3 داده‌های تلسکوپ سوبارو بررسی شده است. گام بعد، تحلیل مجموع داده‌هاست که به ما اجازه‌ی اندازه‌گیری دقیق‌تر از توزیع ماده‌ی تاریک می‌دهد.

در آینده نیز، گروه پژوهشی امیدوار به استفاده از داده‌های پیشرفته‌ای از رصد‌خانه‌ی سی.روبین برای اکتشافات بخش‌های آغازین فضا خواهد بود. در همین باب هاریکان گفته است:

هیچ دلیلی وجود ندارد که نتوانیم توضیع ماده‌ی تاریک را در 13 میلیارد سال پیش ببینیم!

بیشتر بخوانید:

دیدگاه شما دربارهٔ رصد ماده‌ی تاریک چیست؟ نظرات خود را در بخش کامنت‌ها با ما در میان گذاشته و اخبار تکنولوژی را از مجله خبری آی تی و دیجیتال دنبال کنید.

منبع: scitechdaily