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 سوال 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 تصور کنید که یک سال نوری از زمین فاصله دارد. وقتی نور این ستاره بعد از یک سال به زمین می رسد، می توانیم ستاره را مانند یک سال پیش رصد کنیم و اکنون 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 که چه مقدار ماده تاریک در کهکشان پیش زمینه وجود 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 دیسک هستند اما به دلیل وجود غبار زیاد بین ستاره ای شکل عدسی به خود گرفته اند و البته میزان تولد ستارگان در این دسته از کهکشان ها بالاست.
اجرام عظیم آسمانی مانند سیاهچاله ها نور کهکشان ها و ستارگان دیگر را منحرف 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 کردند.
مشکل کهکشان های دور
وقتی به کهکشان‌هایی که دورتر هستند نگاه می‌کنیم، نوری که از آنها می‌آید ضعیف‌تر می‌شود و بنابراین تأثیر همگرایی گرانشی ضعیف‌تر و تشخیص آن سخت‌تر می‌شود. دانشمندان سعی کرده اند از سیگنال های نوری چند کهکشان برای حل این مشکل استفاده کنند، اما ناتوانی در تشخیص بسیاری از کهکشان های دور به این معنی است که ماده تاریک که تنها هشت تا 10 میلیارد سال عمر دارد، تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته است.
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 دوره زمانی، محققان دانشگاه ناگویا و دانشگاه توکیو در ژاپن با رصدخانه نجومی ژاپن و دانشگاه پرینستون در ایالات متحده برای استفاده از منبع دیگری از نور پس زمینه، امواج مایکروویو از سحابی، همکاری کردند.
محققان 12 میلیارد سال پیش چگونه به ماده تاریک نگاه کردند؟
به عنوان بخشی از 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.
با استفاده از داده های مایکروویو به دست آمده توسط ماهواره پلانک آژانس فضایی اروپا، محققان توانستند همگرایی مایکروویو این کهکشان ها را اندازه گیری کنند.
یوئیچی هاریکان، دانشیار دانشگاه توکیو، در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت که اکثر محققان از کهکشان‌های اجدادی برای اندازه‌گیری توزیع ماده تاریک از امروز تا هشت میلیارد سال پیش استفاده می‌کنند.
با این حال، ما می توانیم بیشتر به گذشته نگاه کنیم. ما از تابش پس زمینه کیهانی دورتر برای اندازه گیری ماده تاریک استفاده کردیم. ما ابتدا ماده تاریک را در ابتدایی ترین لحظات شکل گیری جهان اندازه گیری کردیم.
تجزیه و تحلیل اولیه نشان داد که محققان داده های کافی برای تعیین توزیع ماده تاریک داشتند و قادر به شناسایی ماده تاریک با قدمت 12 میلیارد سال بودند.
کهکشان هایی که 1.7 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفتند هنوز در مراحل 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 تیم تنها یک سوم از داده های تابش پس زمینه کیهانی موجود را تجزیه و تحلیل کرده است. تجزیه و تحلیل بیشتر به محققان اجازه می دهد تا بیشتر نگاه کنند.
46