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

به گزارش IA، وقتی دانشمندان به داده های تلسکوپ هایی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب نگاه می کنند، به گذشته نگاه می کنند. از آنجایی که نور با سرعت محدودی حرکت می کند، آنچه امروز می بینیم رویدادهایی هستند که میلیون ها یا حتی میلیاردها سال پیش رخ داده اند.

برای درک بهتر این موضوع باید گفت که نور با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه حرکت می کند. نور ساطع شده از اجرام 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 این نور ستاره بعد از یک سال به زمین می رسد، می توانیم ستاره را مانند یک سال پیش رصد کنیم و زمان حال را نمی بینیم.

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

بنابراین محققان از نظریه نسبیت انیشتین استفاده کردند و انحراف نور از کهکشان های دور را اندازه گرفتند تا مشخص کنند کهکشان پیش زمینه چقدر ماده تاریک دارد. هرچه خمش نور بیشتر باشد، مقدار ماده تاریک در کهکشان “عدسی” بیشتر است که باعث این اعوجاج می شود. این روش اثر همگرایی گرانشی نامیده می شود. کهکشان های عدسی دیسکی هستند اما به دلیل فراوانی غبارهای بین ستاره ای شکل عدسی به خود گرفته اند و البته میزان تولد ستارگان در این دسته از کهکشان ها بالاست.

اجرام بزرگ آسمانی مانند سیاهچاله ها نور کهکشان ها و ستارگان دیگر را خم می کنند و اخترشناسان از این روش برای رصد بهتر اجرام استفاده می کنند، اما این بار از این اثر نه برای رصد کهکشان های دیگر بلکه برای مطالعه خود ماده تاریک استفاده می کنند.

مشکل کهکشان دور

همانطور که به کهکشان‌هایی که دورتر هستند نگاه می‌کنیم، نوری که از آن‌ها می‌آید ضعیف‌تر می‌شود و بنابراین اثر همگرایی گرانشی ضعیف‌تر و تشخیص آن سخت‌تر می‌شود. دانشمندان سعی کرده اند از سیگنال های نوری چندین کهکشان برای حل این مشکل استفاده کنند، اما ناتوانی در تشخیص بسیاری از کهکشان های دور به این معنی است که ماده تاریکی با قدمت هشت تا 10 میلیارد سال تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته است.

از آنجایی که جهان در حدود 13.7 میلیارد سال پیش آغاز شد، چیزهای زیادی در مورد زمان شروع و آنچه پس از آن اتفاق افتاد ناشناخته است. برای درک بهتر این بازه زمانی، محققان دانشگاه ناگویا و دانشگاه توکیو در ژاپن با رصدخانه نجوم ژاپن و دانشگاه پرینستون در ایالات متحده همکاری کردند تا از منبع نور پس زمینه متفاوتی، امواج مایکروویو از سحابی استفاده کنند.

محققان چگونه ماده تاریک 12 میلیارد سال پیش را می بینند؟

در این همکاری، دانشمندان از داده های نور مرئی برای شناسایی 1.5 میلیون کهکشان عدسی شکل که 12 میلیارد سال قدمت دارند، استفاده کردند. آنها سپس از تشعشعات پس زمینه کیهانی (CMB) ناشی از انفجار بزرگ برای جبران کمبود نور از کهکشان های دورتر استفاده کردند.

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

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

با این حال، می توانیم به عقب تر نگاه کنیم. ما از تابش پس زمینه کیهانی دورتر برای اندازه گیری ماده تاریک استفاده کردیم. برای اولین بار، ماده تاریک را در همان ابتدای شکل گیری جهان اندازه گیری کردیم.

تجزیه و تحلیل اولیه نشان داد که محققان داده های کافی برای تعیین توزیع ماده تاریک داشتند و قادر به شناسایی ماده تاریک با قدمت 12 میلیارد سال بودند.

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

تا کنون، این گروه تنها یک سوم از داده های موجود در مورد تشعشعات پس زمینه کیهانی را تجزیه و تحلیل کرده است. تجزیه و تحلیل بیشتر به محققان اجازه می دهد تا به عقب نگاه کنند.

46