راز ماده تاریک پیچیده‌تر می‌شود

کهکشان راه شیری ما هم همچون دیگر کهکشان‌ها، منزلگاه ماده‌ای شگرف به نام ماده‌ی تاریک است. ماده‌ی تاریک نادیدنی (نامریی) است، و تنها به کمک کشش گرانشیش حضور خود را نشان می‌دهد. اگر ماده‌ی تاریک ستارگان پرسرعت کهکشانمان را دور هم نگه نمی‌داشت، هر یک به سویی می‌گریختند.

سرشت و طبیعت ماده ی تاریک یک راز است — رازی که یک پژوهش تازه آن را ژرف تر و پیچیده تر نیز ساخته است. مت واکر از بنیاد اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان در کمبریج ماساچوست می گوید: «با کامل شدن این پژوهش، دانسته های ما از ماده ی تاریک کمتر از پیش شده است.»

در مدل استاندارد کیهان شناختی، جهان ما تحت تسلط ماده و انرژی تاریک توصیف می شود. بیشتر اخترشناسان می پندارند که ماده ی تاریک از ذرات عجیب سردی (سرد مثل ذراتی با حرکت کند) تشکیل شده که در اثر گرانش در کنار هم گرد می آیند. با گذشت زمان، این توده های ماده ی تاریک رشد می کنند و مواد معمولی را به سوی خود جذب می کنند و کهکشان هایی که اینک می بینیم را پدید می آورند.

کیهان شناسان با بهره از رایانه های قدرتمند این فرآیند را شبیه سازی نمودند. شبیه سازی آن ها نشان می دهد که ماده ی تاریک باید در توده های فشرده در مرکز کهکشان ها قرار داشته باشد. ولی سنجش ها و اندازه گیری های تازه از دو کهکشان کوتوله نشان می دهد که پراکندگی ماده ی تاریک در آن ها به شکل یکنواخت است. این نمایانگر اینست که الگوهای استاندارد کیهان شناسی احتمالن نادرستند.

به گفته ی واکر: «اندازه گیری های ما در تضاد با پیش بینی اولیه از ساختار ماده ی تاریک در کهکشان های کوتوله بود. تا زمانی که نظریه پردازان نتوانند این پیش بینی را تغییر دهند، ماده ی تاریک سرد مغایر با داده های رصدی ما خواهد بود.»

کهکشان های کوتوله تا ۹۹% از ماده ی تاریک تشکیل شده اند و تنها ۱ درسد آن ها را ماده ی معمولی مانند ستارگان ساخته. این نابرابری باعث شده کهکشان های کوتوله هدف هایی ایده آل برای اخترشناسانی که در پی شناخت ماده ی تاریکند باشند.

واکر و خورخه پناروبیا از دانشگاه کمبریج انگلستان، ماده ی تاریک توزیع شده در دو کهکشان همسایه ی راه شیری را مورد بررسی قرار دادند: کهکشان های کوتوله ی کوره و سنگتراش. این کهکشان ها ۱ تا ۱۰ میلیون ستاره در بر دارند، با ۴۰۰ میلیارد ستاره ی کهکشان خودمان بسنجید. گروه دانشمندان موقعیت، سرعت، و ترکیب شیمیایی پایه ی ۱,۵۰۰ تا ۲,۵۰۰ ستاره را مورد سنجش و اندازه گیری قرار دادند.

پناروبیا می گوید: «حرکت ستارگان در کهکشان های کوتوله به جای حرکت در مدارهای دایره ای و تروتمیز مثل یک کهکشان مارپیچی، همچون ازدحام زنبورهای یک کندوست. این باعث شده تعیین پراکندگی ماده ی تاریک در آن ها بسیار چالش برانگیزتر و جذاب تر شود.»

داده های آن ها نشان داد که در هر دو کهکشان، ماده ی تاریک به طور یکنواخت در گستره ای نسبتن بزرگ، به پهنای صدها سال نوری پخش شده. این مغایر با پیش بینی‌ای است که می گوید با نزدیک شدن به مرکز این کهکشان ها، چگالی ماده ی تاریک نیز به سرعت افزایش می یابد. پناروبیا می گوید: «اگر کهکشان کوتوله را یک هلو فرض کنیم، بر پایه ی مدل استاندارد کیهان شناسی باید “گودالی” از ماده ی تاریک در مرکز آن بیابیم. ولی برعکس این الگو، دو کهکشان کوتوله ی مورد مطالعه ی ما همچون هلوهایی بدون هسته اند.»

برخی این نظریه را مطرح نموده اند که برهم کنش میان ماده ی تاریک و ماده ی معمولی می تواند به گسترش و پخش شدن ماده‌ی تاریک بیانجامد، ولی شبیه سازی های کنونی چنین اتفاقی را در کهکشان های کوتوله نشان نمی دهد. سنجش های تازه این مفهوم را می رساند که یا ماده ی معمولی اثری بیش از آن چه می پنداریم بر ماده ی تاریک دارد، یا این که ماده ی تاریک، “سرد” نیست [همانطور که در بالا گفته شد، منظور از ماده ی “سرد”، ماده ای با حرکت کند می باشد- م]. این گروه امیدوارند با بررسی کهکشان های کوتوله ی دیگر، به ویژه کهکشان هایی با درسد ماده ی تاریک بیشتر، درستی یا نادرستی هر یک از این مفهوم ها را دریابند.

برگرفته از وب‌سایت یک ستاره در هفت آسمان