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 آنجا که نور با سرعت محدودی حرکت می کند، آنچه امروز می بینیم رویدادی است که میلیون ها یا میلیاردها سال پیش رخ داده است.

برای درک بهتر این مشکل باید گفت که نور با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه حرکت می کند. نور ساطع شده از جسمی بلندتر از زمین سال ها طول می کشد تا به ستاره 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 مانند سال گذشته ستاره را رصد کنیم و زمان آن را نمی بینیم.

اندازه گیری ماده تاریک نیز دشوار است زیرا ماده تاریک هیچ نوری از خود ساطع نمی کند.

بنابراین، محققان از نظریه نسبیت اینشتین استفاده کردند و پراش نور کهکشان‌های دور را اندازه‌گیری کردند تا مشخص کنند کهکشان در پیش‌زمینه چقدر تاریک است. هر چه نور بیشتر خم شود، ماده تاریک در “عدسی” کهکشان بیشتر می شود که باعث این اعوجاج می شود. این روش اثر همگرایی گرانشی نامیده می شود. کهکشان های عدسی دیسکی هستند اما به دلیل وجود غبار زیاد بین ستاره ای شکل عدسی را به خود گرفته اند و البته تولد ستارگان در این نوع کهکشان ها زیاد است.

اجرام بزرگ آسمانی مانند سیاهچاله ها نور کهکشان ها و ستارگان دیگر را مسدود می کنند، 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 می کنند.

مشکل کهکشان های دور

وقتی به کهکشان‌های دور نگاه می‌کنیم، نوری که از آنها می‌آید ضعیف‌تر خواهد بود و بنابراین تأثیر همگرایی گرانشی ضعیف‌تر و تشخیص آن سخت‌تر خواهد بود. دانشمندان سعی کرده‌اند از سیگنال‌های نوری بسیاری از کهکشان‌ها برای حل این مشکل استفاده کنند، اما ناتوانی در تشخیص بسیاری از کهکشان‌های دور به این معنی است که تاکنون فقط ماده تاریک با قدمت 8 تا 10 میلیارد سال مورد مطالعه قرار گرفته است.

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

محققان چگونه به ماده تاریک 12 میلیارد سال پیش نگاه می کنند؟

در این همکاری، دانشمندان از داده های نور مرئی از 1.5 میلیون کهکشان عدسی شکل استفاده کردند اما 12 میلیارد سال. آنها سپس از تابش پس زمینه کیهانی (CMB) ناشی از انفجار بزرگ برای غلبه بر کمبود نور از کهکشان های دورتر استفاده کردند.

با استفاده از داده های تشعشعات مایکروویو به دست آمده توسط ماهواره پلانک آژانس فضایی اروپا، محققان توانستند ادغام مایکروویو توسط این کهکشان ها را اندازه گیری کنند.

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

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

تجزیه و تحلیل اولیه نشان می دهد که محققان داده های کافی برای تعیین توزیع ماده تاریک دارند و می توانند تشخیص دهند که ماده تاریک برای 12 میلیارد سال وجود داشته است.

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

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

46