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 روی داده اند.

برای درک بهتر این موضوع باید گفت 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 در فاصله یک سال نوری از زمین تصور کنید. وقتی نور این ستاره بعد از یک سال به زمین می رسد، می توانیم مانند یک سال قبل به ستاره نگاه کنیم و زمان فعلی آن را نبینیم.

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

بنابراین دانشمندان 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 پیش زمینه 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 وجود غبار زیاد بین ستاره ای شکل عدسی به خود گرفته اند و البته تولد ستارگان در این دسته از کهکشان ها زیاد است.

اجرام عظیم آسمانی مانند سیاهچاله ها نور کهکشان ها و ستارگان دیگر را خم 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 مطالعه خود ماده تاریک استفاده کرده اند.

مشکل کهکشان های دور

همانطور که به کهکشان‌هایی که دورتر هستند نگاه می‌کنیم، نوری که از آنها می‌آید ضعیف‌تر می‌شود و بنابراین اثرات همجوشی گرانشی ضعیف‌تر و تشخیص آن سخت‌تر می‌شود. 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 شده است، اطلاعات زیادی در مورد زمان آغاز و پس از آن اتفاق افتاده است. برای درک بهتر این دوره، محققان دانشگاه ناگویا و دانشگاه توکیو در ژاپن با رصدخانه ژاپن و دانشگاه پرینستون در ایالات متحده برای استفاده از منبع دیگری از نور پس زمینه، امواج مایکروویو از سحابی، همکاری کردند.

دانشمندان چگونه ماده تاریک 12 میلیارد سال پیش را دیدند؟

در این همکاری، محققان از داده های نور مرئی برای شناسایی 1.5 میلیون کهکشان عدسی شکل با قدمت 12 میلیارد سال استفاده کردند. 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 انتشار مایکروویو به دست آمده توسط ماهواره پلانک آژانس فضایی اروپا، محققان توانستند ادغام امواج مایکروویو با این کهکشان ها را اندازه گیری کنند.

یوئیچی هاریکان، استادیار دانشگاه توکیو در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت که اکثر دانشمندان از کهکشان‌های اولیه برای اندازه‌گیری توزیع ماده تاریک از امروز 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، ما ماده تاریک را تقریباً در اولین لحظات 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 ماده تاریک را تا 12 میلیارد سال قبل شناسایی کنند.

کهکشان هایی که 1.7 میلیارد سال پس از بیگ بنگ شکل گرفتند هنوز در مراحل ابتدایی خود بودند. 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.

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

46