لکه‌ای از ماده تاریک در تکه‌ای از آسمان

 خوشه کهکشانی در حال ترکیب Abell 520

زمانی که خوشه های کهکشانی با یکدیگر برخورد می کنند ماده درخشان کهکشان ها به واسطه ماده ای مرموز به نام ماده تاریک به یکدیگر می چسبند و از خود گازهای داغی به جا می گذارند. دست کم این چیزی است که اخترشناسان در بقایای خوشه های کهکشانی مشاهده کرده اند، با این همه "اندیشه مهدوی" استادیار دانشکده فیزیک و اخترشناسی دانشگاه سانفرانسیسکو و دیگر محققان با این موضوع مخالف بوده و می گویند خوشه Abell 520از هسته ای از ماده تاریک برخوردار است که کاملا از ماده درخشان مجزا است.

مهدوی اولین بار در سال 2007 با استفاده از تکنیکی به نام بزرگنمایی گرانشی این هسته را کشف کرد. با وجود اینکه این منطقه مرئی نیست اما محققان می توانند موقعیت و ابعاد حدودی آن را به واسطه رصد چگونگی شکست نور کهکشان هایی که در پشت این لکه تاریک قرار دارد، تخمین بزنند.

رصد سال 2007 توسط تلسکوپ های زمینی انجام گرفته بود و مهدوی در آن سال تنها توانسته بود تعداد محدودی از کهکشان هایی که در پس Abell 520 قرار داشتند را رصد کند. اتمسفر زمین نیز در دقت این رصدها اخلال وارد کرده بود. از این رو دانشمندان تصمیم گرفتند برای مطالعه بهتر از هابل کمک بگیرند تا بتوانند وجود این هسته از ماده تاریک را به اثبات برسانند.

مهدوی می گوید رصد سال 2007 نتایجی داشت که همه امیدوار بودند رد شوند، اما رصد جدید هابل نشان می دهد بدون شک در تکه ای از آسمان لکه ای متمرکز از ماده تاریک وجود دارد. با این همه تایید این رصد چیزی از مرموز بودن آن نکاسته است زیرا هنوز دلیل قانع کننده ای برای توضیح وجود چنین هسته تاریکی به دست نیامده است. در تمامی برخوردهای کهکشانی دگر، ماده تاریک و ماده درخشان کهکشانی در کنار یکدیگر قرار داشته و از هم جدا نیستند.

بر اساس گزارش SFSU، مهدوی دلیل متفاوت بودن خوشه Abell 520 را ناقص بودن درک دانشمندان از نحوه رشد و برخورد کهکشان ها می داند و از این رو توضیح این پدیده نیازمندارائه نظریه جدیدی درباره تعاملات ماده تاریک خواهد بود. وی شبیه سازی با کمک ابررایانه ها را تنها راه حل برای کشف اسرار این رویداد می داند.

وجود یک پدیده را از دو روش می توان اثبات کرد: مشاهده مستقیم پدیده یا مشاهده تاثیر آن بر پدیده هایی که راحت تر مشاهده می شوند. در آسمان شب چیزهایی هست که به راحتی دیده نمی شود و همیشه مورد توجه بوده است. هنگام استفاده از تلسکوپ یا رادیو تلسکوپ فقط اشیایی رصد می شوند که از خود نور یا امواج رادیویی تابش می کنند. اما هر پدیده ای این خصوصیات را ندارد حتی سیاره خودمان زمین نیز به علت تاریکی بیش از حد در فواصل بزرگ کیهانی قابل مشاهده نیست.

مقدار قابل توجهی ماده در بررسی خوشه های کهکشانی وجود دارد که ما نمی توانیم به آسانی آن ها را ببینیم. خوشه هایی که از تجمع چند صد تا چند هزار کهکشان یا کهکشان های تک در فضا بوجود آمده اند. در دهه 1930، zwicky، Smith، دو خوشه تقریبا نزدیک به هم Coma و Virgo را از لحاط کهکشان های تشکیل دهنده و سرعت خوشه ها مورد بررسی قرار دادند و سرعتی که بدست آوردند چیزی بین 10 تا 100 برابر مقداری بود که انتظار داشتند.

معنی این چیست؟ در یک گروه از کهکشان ها مثل خوشه، تنها نیروی موثر بر کهکشان ها گرانش است و این گرانش اثر کششی کهکشان ها بر یکدیگر است که باعث بالا رفتن سرعت آنها می شود.

سرعت می تواند مقدار ماده موجود در کهکشان را مشخص کند، این کار از دو طریق انجام می شود:

1. جرم کهکشان هر چه بیشتر باشد باعث می شود نیروی شتاب دهنده به کهکشان نیز بیشتر شود.

2. اگر شتاب یک کهکشان خیلی زیاد باشد می تواند از میدان جاذبه خوشه خارج شود. اگر شتاب کهکشان بیش از سرعت فرار باشد، خوشه را ترک خواهد کرد.

به این ترتیب همه کهکشان ها سرعتی پایین تر از سرعت فرار (گریز) خواهند داشت. و با این نگرش می توان جرم کل خوشه را حدس زد که مقدار قابل توجهی از میزان مشاهده شده است. با این حال این نظریه به علت اینکه مبنی بر مشاهده بود و مشاهدات غالباً با اشتباه همراهند مدت طولانی مورد توجه قرار نگرفت.

از گذشته می دانستیم که کهکشان ها حول مرکز شان دوران دارند درست شبیه به چرخش سیارات به دور خورشید. این قوانین می گویند سرعت چرخشی حول یک مرکز فقط به فاصله از مرکز و جرم موجود در مدار بستگی دارد. پس با پیدا کردن سرعت چرخش یک کهکشان می توانیم جرم موجود در کهکشان را محاسبه کنیم. همان طور که در کناره های کهکشان میزان نور به سرعت کم می شود انتظار می رود سرعت چرخش نیز پایین بیاید ولی این اتفاق نمی افتد و سرعت در همان میزانی که محاسبه شده بود ثابت می ماند و این مطلب آشکارا نشان می دهد در کناره های کهکشان جرمی وجود دارد که ما نمی بینیم. این آزمایش در مورد چندین کهکشان حلزونی - از جمله کهکشان راه شیری خودمان - انجام شده و هر بار به همین نتیجه رسیده است. و این محکمترین و بهترین اثبات برای وجود ماده تاریک است.

منبع:

ستاره پارسی ، خبرگزاری مهر