هر واقعیتی درباره کیهان از نظریه معروف بیگ بنگ سرچشمه میگیرد. این تئوری مبتنی بر این عقیده است که جهان، از زمان شکل گیری خود، به سرعت در حال گسترش است. جهان حدود 13.8 میلیارد سال پیش پس از انفجاری شدید، شکل گرفته است و همین امر این نام را به این تئوری داده است.
همان طور که کیهان به تدریج خنک شد، میلیاردها پروتون، نوترون، فوتون و الکترون، که در نتیجه انفجار بزرگ ایجاد شدهاند، ترکیب شدند تا هیدروژن و هلیوم تشکیل شود. علاوه بر این، هیدروژن و هلیوم برای تشکیل ابرهای غول پیکر ترکیب میشوند، و کهکشانها را تشکیل میدهند. در این دوره، برخی از اولین ستارهها شکل گرفتند. با بزرگ شدن جهان، سیارات و کهکشانها شکل گرفتند و جهان به شکلی که امروزه میبینیم، تبدیل شد.
یک قطعه مثلثی شکل پیتزا را تصور کنید، تا بتوانید کل تئوری بیگ بنگ را با یک نگاه اجمالی ببینید. نحوه شروع آن، از نقطه ای در مرکز است، و هنوز در حال گسترش است.
شرح تصویر: پیتزای انفجار بزرگ
ماده تاریک چیست؟
آیا تا به حال فکر کردهاید که چرا کره زمین از مدار خود خارج نمیشود و در اطراف کیهان سرگردان نمیشود؟ یا، چرا کهکشانها از هم جدا نمیشوند؟ جهان برای جلوگیری از برخوردها و وقوع فجایع، شرایط خاص خود را دارد. درست است که جهان درحال گسترش است، اما توسط ماده تاریک نامرئیای در کنار هم قرار میگیرد.به یک چرخ فلک فکر کنید. کالسکهها خوشههای کهکشانی هستند و اهرمهای نگه دارنده آنها ماده تاریک هستند. ماده تاریک با نیروهای الکترومغناطیسی در تعامل نیست و کاملاً متفاوت از ماده مرئی طبیعی است.
هنوز اسرار زیادی در مورد ماده تاریک وجود دارد که باید از آنها پرده برداری کرد، اما اخترشناسان و فیزیکدانان شواهدی درباره حضور آن جمع آوری کردهاند. به تازگی، تلسکوپ فضایی هابل ناسا بیش از یک میلیون خوشه کرهای ستاره را در حال حرکت دسته جمعی در مرکز گروه بزرگی از کهکشان ها به نام Abell 1689 مشاهده و سرنخهایی را برای وجود ماده تاریک فراهم کرد.
ماده تاریک: برخی از واقعیتهای جالب
* ماده تاریک حدود 84.5٪ از کل ماده جهان را تشکیل میدهد.* این ماده بر خلاف ماده معمولی از باریونها، که ترکیبی از پروتونها و نوترونها هستند، ساخته نشده است. ماده تاریک با نیروهای الکترومغناطیسی در تعامل نیست. نه نور را جذب میکند و نه آن را ساطع میکند و نه مانند ماده عادی آن را منعکس میکند. تنها راهی که قابل تشخیص است از طریق کشش گرانشی آن بر روی مواد قابل رؤیت است.
* جان اورت، ستاره شناس هلندی، اولین کسی بود که حضور ماده تاریک را در سال 1932 کشف کرد. در حالی که مشغول مطالعه حرکات ستارهای در کهکشانهای اطراف بود، اورت متوجه شد ماده مشهود در کهکشانها در مقایسه با اندازه کهکشانها کاملاً کمتر است.
شرح تصویر: ماده تاریک
* مسأله "جرم گمشده" نشان میدهد که ستارهها، گازهای گرم و مواد قابل مشاهده در خوشههای کهکشانی تقریباً 20٪ از کل ماده موجود در کهکشان را تشکیل میدهند. سرعتی که این کهکشانها با آن حرکت میکنند به اندازه کافی زیاد بود تا بتواند آنها را از هم جدا کند. درست است که جهان درحال گسترش است، اما توسط ماده تاریک نامرئیای در کنار هم قرار میگیرد. به گفته فریتز زویکی، ستاره شناس سوئیسی، این کهکشانها با توجه به سرعت خود، به جرم بسیار بیشتری نیاز داشتند تا بتوانند خود را در کنار هم نگه دارند. این بدان معناست که، چیزی که برای چشم انسان مرئی نیست وجود دارد که این کهکشانها را در کنار هم نگاه داشته است.
* قویترین شواهد در مورد وجود ماده تاریک توسط مطالعات عدسی گرانشی خوشه گلوله ارائه شده است. برخورد دو کهکشان در این خوشه مشاهده شد، اما این شگفت آور بود که کهکشانها بدون هیچ فاجعهای با هم ادغام میشوند، یا ستارگان در داخل هم فرو میشکنند. این بدان معنی است که، میدانهای گرانشی نامرئیای حاکم بر ستارههای این کهکشانها وجود دارد.
* یک هاله ماده تاریک کل کهکشان را احاطه کرده و فراتر از لبههای آن رفته است. کهکشان راه شیری با یک هاله بسیار بزرگتر از کهکشان واقعی احاطه شده است که از لحاظ شکل کروی است.
* از لنز گرانشی برای تشخیص ماده تاریک در جهان استفاده میشود. اصولاً، گرانش ماده تاریک مسئول خمش نور از چشمههای نوری دور است. برای تشخیص ماده تاریک، ستاره شناسان در موارد عدم وجود ماده مرئی، خمش نور را بررسی میکنند.
به نظر میرسد مطالعات و مشاهدات اخیر اشاره دارند به جهانی با ترکیبی از ماده تاریک گرم و سرد. دما سرعت ذرات را تعیین میکند. ذرات گرم تقریباً با سرعت نور حرکت میکنند. یک مثال خوب نوترینوهاست. نوترینوها ذرات زیر اتمی در تعامل ضعیف هستند که بار الکتریکی ندارند، و از این رو تحت تأثیر نیروهای الکترومغناطیسی قرار نمیگیرند. از طرف دیگر، ذرات سرد بسیار کندتر از ذرات داغ حرکت میکنند. فرضیه نظریه Peccei - Quinn در سال 1977 در مورد "آکسیونها" صحبت میکند. مطابق این تئوری، این ذره فرضی باید از جرم بسیار کمی برخوردار باشد و میتواند یک مؤلفه احتمالی ماده تاریک سرد باشد.
ماده تاریک تنها یکی از چندین ناشناخته فضا است. تحقیقات بسیاری در مورد ماده تاریک توسط دولت ایالات متحده انجام میشود. پروژه هایی مانندSuper Cryogenic Dark Dark Search (SuperCDMS) ، آزمایش LUX-ZEPLIN (LZ) و Axion Dark Matter Experiment Gen2 (ADMX-Gen2) توسط دولت ایالات متحده برای مطالعه ماده تاریک و ذرات انبوه تعامل کننده ضعیف آن (WIMPS) آغاز شده است.
منبع: ویباو گاونکار - UniverSavvy
