رصد ماده “تاریک جهان” متعلق به 12 میلیارد سال قبل

به گزارش IA؛ وقتی دانشمندان به داده های تلسکوپ ها نگاه می کنند، مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب، به گذشته نگاه می کنند. از آنجایی که نور با سرعت محدودی حرکت می کند، آنچه امروز می بینیم در طول میلیون ها یا حتی میلیاردها سال اتفاق می افتد.

برای درک بهتر این سوال باید بگوییم که نور با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه حرکت می کند. نور ساطع شده از یک جرم آسمانی دور از زمین سال ها طول می کشد تا به سیاره ما برسد. ستاره ای را تصور کنید که یک سال نوری از زمین فاصله دارد. وقتی نور این ستاره بعد از یک سال به زمین می رسد، می توانیم ستاره را مانند یک سال پیش ببینیم و زمان حال آن را نمی بینیم.

اندازه گیری ماده تاریک حتی دشوارتر است زیرا ماده تاریک هیچ نوری ساطع نمی کند.

بنابراین محققان از نظریه نسبیت اینشتین استفاده کردند و اعوجاج نور از کهکشان های دور را اندازه گیری کردند تا مشخص کنند کهکشان چقدر ماده تاریک در بدن خود دارد. هر چه تمایل نور بیشتر باشد، مقدار ماده تاریک در کهکشان “عدسی” بیشتر است که باعث این اعوجاج می شود. این روش ضربه گرانش نامیده می شود. کهکشان های عدسی دیسک هستند اما به دلیل وجود غبار زیاد بین ستاره ای شکل عدسی به خود می گیرند و البته سرعت تشکیل ستاره در این نوع کهکشان ها زیاد است.

اجرام عظیم آسمانی مانند سیاهچاله ها نور کهکشان ها و ستارگان دیگر را منحرف می کنند و ستاره شناسان از این روش برای رصد بهتر اجرام استفاده می کنند، اما این بار از این اثر نه برای رصد کهکشان های دیگر، بلکه برای بررسی خود ماده تاریک استفاده کردند.

مسئله کهکشان های دور

همانطور که کهکشان ها دورتر می شوند، نوری که از آنها می آید ضعیف می شود و بنابراین اثر کشش گرانشی ضعیف تر و تشخیص آن سخت تر می شود. دانشمندان سعی کرده‌اند از سیگنال‌های نوری چندین کهکشان برای حل این مشکل استفاده کنند، اما ناتوانی در تشخیص بسیاری از کهکشان‌های دور به این معنی است که ماده تاریک با قدمت تنها هشت تا 10 میلیارد سال تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته است.

از آنجایی که جهان در حدود 13.7 میلیارد سال پیش آغاز شد، ناشناخته های زیادی در مورد اینکه کجا شروع شد و چه اتفاقی پس از آن افتاد وجود دارد. برای درک بهتر این دوره، محققان دانشگاه ناگویا و دانشگاه توکیو در ژاپن با رصدخانه نجومی ژاپن و دانشگاه پرینستون در ایالات متحده در ایالات متحده، به عنوان منبع دیگری از نور پس زمینه، Proins از سحابی، همکاری کردند.

نگاه محققان به ماده تاریک 12 میلیارد سال پیش چگونه است؟

در این همکاری، دانشمندان از داده های نور مرئی برای تاریخ گذاری 1.5 میلیون کهکشان عدسی شکل در طول 12 میلیارد سال استفاده کردند. سپس از پس‌زمینه پرتوهای کیهانی (CMB) از انفجار بزرگ برای غلبه بر کمبود نور از کهکشان‌های دورتر استفاده کردند.

محققان با استفاده از داده های تشعشعات مایکروویو دریافت شده از ماهواره آژانس فضایی اروپا، توانستند برخورد امواج مایکروویو را در این کهکشان ها اندازه گیری کنند.

یوئیچی هاریکان، استادیار دانشگاه توکیو، در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت که اکثر محققان از کهکشان‌های اجدادی برای اندازه‌گیری توزیع ماده تاریک از حدود هشت میلیارد سال پیش استفاده می‌کنند.

اما می توانیم بیشتر نگاه کنیم. ما از سنجش از راه دور رادیویی کیهانی برای اندازه گیری ماده تاریک استفاده کردیم. برای اولین بار، ما ماده تاریک را در همان لحظات اولیه شکل گیری جهان اندازه گیری کردیم.

تجزیه و تحلیل اولیه نشان داد که محققان داده های کافی برای تعیین توزیع ماده تاریک دارند و می توانند دنباله ای از ماده تاریک 12 میلیارد ساله را شناسایی کنند.

کهکشان ها 1.7 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ هنوز در مراحل کیهانی خود بودند. در همان زمان، خوشه کهکشان ها نیز برای اولین بار شروع به شکل گیری کردند. خوشه های کهکشانی در مجموع از 100 تا 1000 کهکشان تشکیل شده اند که حاوی مقدار زیادی ماده تاریک هستند.

این گروه تاکنون تنها یک سوم داده های موجود از پرتوهای کیهانی را تجزیه و تحلیل کرده است. تجزیه و تحلیل بیشتر به محققان اجازه می دهد تا بیشتر به عقب برگردند.

46