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 مشکل باید گفت که نور با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه حرکت می کند. نور ساطع شده توسط 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 ستاره را مانند یک سال پیش رصد کنیم و زمان فعلی آن را نبینیم.

اندازه گیری ماده تاریک حتی دشوارتر است زیرا ماده تاریک نور 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 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 دار 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 آسمانی پرجرم مانند سیاهچاله ها نور کهکشان ها و ستارگان دیگر را منحرف می کنند و اخترشناسان از این روش برای رصد بهتر اجرام استفاده می کنند، اما این بار از این اثر برای رصد کهکشان های دیگر استفاده نکردند، بلکه برای مطالعه خود ماده تاریک استفاده کردند.

مشکل کهکشان های دور

همانطور که به کهکشان هایی که دورتر هستند نگاه می کنیم، نوری که از آنها می آید ضعیف تر می شود و بنابراین اثر همگرایی گرانشی ضعیف تر و تشخیص آن سخت تر می شود. دانشمندان سعی کرده اند از سیگنال های نوری از چند کهکشان برای حل این مشکل استفاده کنند، اما ناتوانی در تشخیص بسیاری از کهکشان های دور به این معنی است که ماده تاریک مورد مطالعه تاکنون تنها هشت تا ده میلیارد سال سن دارد.

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

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

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 تابش پس زمینه کیهانی (CMB) ناشی از انفجار بزرگ برای غلبه بر کمبود نور از کهکشان های دورتر استفاده کردند.

محققان با استفاده از داده های تشعشعات مایکروویو دریافت شده توسط ماهواره پلانک آژانس فضایی اروپا، توانستند همگرایی مایکروویو 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 همچنین می توانیم 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 تقریباً در اولین لحظات خلقت جهان اندازه گیری کردیم.

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

کهکشان هایی که 1.7 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفته اند، هنوز در مرحله اولیه کیهانی بودند. در همان زمان، اولین خوشه های کهکشانی 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 بیشتر به گذشته نگاه کنند.

46