ماده تاریک در کهکشان ها چیست؟ + تعریف ساده

ماده تاریک چیست؟

ماده تاریک ، در اخترشناسی و کیهان شناسی ، ماده ای فرضی است که چون از خود نور یا امواج الکترومغناطیسی منتشر یا بازتاب نمی کند ، نمی توان آن را مستقیما” دید ، اما از اثرات گرانشی موجود بر روی اجسام مرئی ، مثل ستاره ها و کهکشان ها ، می توان به وجود آن پی برد.

• ثبت بیوگرافی و زندگینامه شما در گوگل!

ستاره شناسان به منظور بررسی ماده تاریک به خوشه کهکشانی ابل 1689 که در حدود 2٫2 میلیارد سال نوری با زمین فاصله دارد ، نظاره می کنند.

تاریخچه ماده تاریک

اختر-فیزیک دانان فرضیه ماده تاریک را مطرح نمودند تا اختلاف میان جرم محاسبه شده برای اجرام غول پیکر آسمانی توسط دو روش استفاده از تاثیرات گرانشی آنها و یا استفاده از مواد درخشان درون آنها (ستارگان ، گاز ، غبار) را توضیح دهند. این فرضیه نخستین بار توسط یان اورت در سال 1932 برای توضیح سرعت های مداری ستارگان در کهکشان راه شیری و توسط فریتز زوییکی در سال 1933 برای توضیح شواهد مربوط به «جرم گمشده» در سرعتهای مداری کهکشانها در خوشه های کهکشانی ، مطرح گردید. در پی آن بسیاری از مشاهدات دیگر نیز مطرح گشت که دلالت بر وجود ماده تاریک در جهان داشتند. از جمله این مشاهدات می توان به مشاهده سرعتهای چرخشی کهکشانها توسط ورا روبین در دهه های 1960-1970، همگرایی گرانشی اجسام پس زمینه توسط خوشه های کهکشانی همچون خوشه گلوله ، الگوهای ناهمسانگردی دما در تابش زمینه کیهانی اشاره نمود. کیهان شناسان توافق نظر دارند که ماده تاریک عمدتاٌ از نوعی ذره زیراتمی ناشناخته تشکیل شده است.  جستجو برای یافتن این ذره با استفاده از وسایل گوناگون یکی از تلاشهای اصلی فیزیک ذرات بنیادی است.

مشاهده و تاثیرات ماده تاریک

ستاره شناسان قادر به مشاهده مستقیم ماده تاریک نیستند اما می توانند به بررسی تاثیرات آن بپردازند. نزدیک به چهل سال است که اخترشناسان با بررسی اثرات گرانشی در کهکشان ها و خوشه های کهکشانی متوجه شده اند ماده معمولی که به شکل ستارگان و ابرهای گرد و غبار و توده های عظیم گاز دیده می شود ، عامل حدود 15 درصد از این نیروی گرانشی است. دانشمندان بقیه این نیروی گرانشی عظیم را به ماده مرموزی با نام ماده تاریک نسبت داده اند که جز با اثر گرانشی اش به هیچ روش شناخته شده دیگری قابل تشخیص نیست.

واضح است که ماده تاریک در مقیاس بزرگ تر نمود بیشتری پیدا می کند ، به همین دلیل دانشمندان با بررسی 135 تصویر عدسی گرانشی از 42 کهکشان دوردست در خوشه کهکشانی آبل 1689 موفق شدند نقشه ماده تاریک درون این خوشه کهکشانی را بدست بیاورند. این 42 کهکشان دوردست بین 7 تا 12 میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارند و اگر عدسی گرانشی آبل1689 نبود ، امکان نداشت آنها را مشاهده کرد. صورت گرفته است. محققان معتقدند ماده تاریک و انرژی تاریک تشکیل دهنده بخش زیادی از جرم موجود در جهان قابل مشاهده هستند. اجزای ماده تاریک جرم بسیار بیشتری از قسمت دیده شدنی کائنات دارند.

هرچند با اطلاعات جدیدتر از جمله نقشه های تلسکوپ فضایی پلانک متوجه شده ایم که ماده تاریک 26.8 از محتوای ماده-انرژی کیهان را تشکیل می دهد ، اما ماهیت آن هنوز یک معما است. در صدر فهرست کاندیداهای ماده تاریک ، ذرات سنگین با برهمکنش ضعیف (WIMP) قرار دارند. آکسیون ها که ذراتی به مراتب سبک تر و سردترند ، در ردیف بعدی جای گرفته اند. آشکارسازهای متعددی در سراسر دنیا به دنبال شکار این دو نامزد ماده تاریک هستند. پیش از این سیگنال هایی از WIMP دیده شده بود ، اما این مشاهده ها قطعی نبودند ، حال آنکه تنها مورد مشاهده سیگنال اکسیون ، بعدها رد شد. به تازگی نیز دانشمندان با بررسی سیگنال های مرموز و مشابهی که در بیش از 70 خوشه کهکشانی مشاهده کردند و آن را به واپاشی “نوترینوهای استریل” ، ذرات ناباروری که تاکنون یافته نشده اند و به سختی با ماده معمولی برهم کنش انجام می دهند نسبت دادند و این ذرات را کاندیدی برای ماده تاریک محسوب کردند.

آشکارسازی ماده تاریک

تحقیقات روی رفتار ماده تاریک و هویت واقعی آن همچنان ادامه دارد و دانشمندان از تکنیک های مختلفی در اختر فیزیک برای آشکار سازی این ماده مرموز استفاده می کنند که در زیر نام می بریم :

1- در شتاب دهنده بزرگ هادرونی

2- با استفاده از داده های ماهواره های WMAP و پلانک

3- آزمایشات تشخیص مستقیم برای شناخت ماده تاریک

4 - آزمایشات تشخیص غیر مستقیم : آشکار ساز های اشعه گاما ( فرمی در فضا و تلسکوپ چرنکوف در زمین تلسکوپ های نوترینو (lceCube ، antares ) آشکار ساز های پاد ماده (Pamela ، ams-02) و تجهیزات امواج ایکس و رادیویی استفاده می شود.