در جستجوی اولین ستارگان؛ ماده‌ی تاریک چگونه آشکار می‌شود؟

 
مجله علمی ایلیاد - این کشف، اولین شواهد مستقیم مبنی بر اینکه ماده‌ی تاریک وجود دارد و از ذراتِ کم‌جرم تشکیل شده است، را ارائه می‌دهد. الگوهای امواج رادیویی در آسمان ناشی از ترکیب تابش اولین ستارگان و تاثیر ماده‌ی تاریک است. مناطق آبی، مناطقی است که ماده‌ی تاریک در آن، ماده‌ی معمولی را به شدت خنک می‌کند. اگر در چند سال آینده چنین الگویی با تلسکوپ‌ها رادیوییِ جدید کشف شود، تأیید خواهد کرد که اولین ستارگان، ماده‌ی تاریک را آشکار ساخته‌اند.

طبق مطالعه‌ای که این هفته در Nature به چاپ رسیده است، گروهی از ستاره‌شناسان به رهبری پروفسور «جود بومن» از دانشگاه ایالتی آریزونا، در حالی که از طریق سیگنال‌های موج رادیویی در تلاش برای کشف اولین ستارگان در جهان بودند، به‌طور اتفاقی و غیرمنتظره‌ای به ماده‌ی تاریک، مرموزترین عنصر تشکیل‌دهنده‌ی فضای خارجی، پی بردند.

 این ایده که این سیگنال‌ها ماده‌ی تاریک را نشان می‌دهند، بر اساس مقاله‌ی دومِ Nature است که در این هفته، توسط پروفسور «رنان بارکانا»، به چاپ رسید و نشان می‌دهد که این سیگنال، اثباتی برای تعاملات بین ماده‌ی عادی و ماده‌ی تاریک در جهانِ اولیه است. به گفته‌ی پروفسور بارکانا، این کشف، اولین شواهد مستقیم مبنی بر اینکه ماده‌ی تاریک وجود دارد و از ذراتِ کم‌جرم تشکیل شده است، را ارائه می‌دهد. این سیگنال، که توسط تلسکوپ رادیویی جدیدی به‌نام «EDGES» ثبت شده است، به ۱۸۰ میلیون سال بعد از انفجار بزرگ برمی‌گردد.

جهان از چه ساخته شده است؟

پروفسور بارکانا، رئیس بخش فیزیک نجومی دانشکده‌ی فیزیک و نجومِ TAU، می‌گوید: «ماده‌ی تاریک، کلید پی بردن به این راز است که جهان از چه ساخته شده است. ما فقط کمی درباره‌ی عناصر شیمیایی که زمین، خورشید و سایر ستارگان را ساخته‌اند می‌دانیم، اما بیشترِ ماده در جهان قابل مشاهده نیست و نامرئی است و ماده‌ی تاریک نام دارد. وجود ماده‌ی تاریک از گرانش قویِ آن استبناط می‌شود، اما ما هیچ نظری نداریم که ماده‌ی تاریک چه نوع ماده‌ای است. از این رو، ماده‌ی تاریک یکی از بزرگ‌ترین اسرار فیزیکی است.»

وی افزود: «برای حل این راز، باید در زمان به عقب برگردیم. ما خورشید را همان طوری می‌بینیم که هشت دقیقه قبل دیدیم، در حالی که اولین ستارگانِ بسیار دور در جهان، برای ما روی زمین به گونه‌ای به‌نظر می‌رسند که میلیاردها سال قبل بوده‌اند.» پروفسور بومن و همکارانش، کشف سیگنال موج رادیویی در فرکانس ۷۸ مگاهرتز را گزارش کردند. پهنای نمایه‌ی مشاهده‌شده‌ی بسیار سازگار با انتظارات است، اما آن‌ها همچنین دریافتند که این سیگنال دامنه‌ی بزرگ‌تری نسبت به دامنه‌ی پیش‌بینی‌شده داشته است؛ این امر نشان می‌دهد که گاز اولیه خنک‌تر از حد انتظار بوده است. پروفسور بارکانا نشان می‌دهد که این گاز از طریق تعامل هیدروژن با ماده‌ی تاریکِ سرد خنک می‌شده است.

تنظیم در جهانِ اولیه

پروفسور بارکانا می‌گوید: «متوجه شدم که این سیگنال شگفت‌آور نشان‌دهنده‌ی وجود دو عامل است؛ ستارگان اولیه و ماده‌ی تاریک. اولین ستارگان در جهان، سیگنال رادیویی را روشن کردند، در حالی که ماده‌ی تاریک با ماده‌ی معمولی برخورد کرده و آن‌را خنک کرده است. مواد بسیار سرد طبیعتاً سیگنال رادیوییِ قوی را توضیح می‌دهند.»

فیزیکدانان انتظار داشتند که هرگونه ذره‌ی ماده‌ی تاریک، سنگین است؛ اما این کشف، ذرات کم‌جرم را نشان می‌دهد. پروفسور بارکانا بر اساس سیگنال رادیویی استدلال می‌کند که ذرات ماده‌ی تاریک، از چند توده‌ی پروتون، سنگین‌تر نیست. پروفسور بارکانا می‌گوید: «این بینش به تنهایی، پتانسیلِ تغییر مسیر دادنِ جستجوی ماده‌ی تاریک را دارد.»

هنگامی که ستارگان در جهان اولیه شکل گرفتند، پیش‌بینی شده که نور آن‌ها به گاز هدروژنِ اولیه نفوذ کرده و ساختار درونی آن‌را تغییر داده است. این باعث شده که گاز هیدروژن، پروتون‌هایی را از نویزِ ریزموجِ کیهانی، در طول موج مشخصِ ۲۱ سانتی متری، جذب کند؛ که نشانی در طیف رادیویی را نشان می‌دهد که امروزه باید در فرکانس‌های رادیوییِ زیرِ ۲۰۰ مگاهرتز قابل مشاهده باشد. این مشاهدات، به غیر از عمق جذب، با پیش‌بینی‌ها تطابق دارد.

پروفسور بارکانا پیش‌بینی می‌کند که ماده‌ی تاریک، الگوی بسیار ویژه‌ای از امواج رادیویی را ایجاد کرده است که با آرایه‌ی وسیعی از آنتن‌های رادیویی، قابل شناسایی است. یکی از این آرایه‌ها SKA است که بزرگ‌ترین تلسکوپ رادیوییِ در حال ساخت در جهان است. پروفسور بارکانا نتیجه می‌گیرد که این گونه مشاهدات با SKA تایید می‌کند که اولین ستارگان در واقع ماده‌ی تاریک را برملا کرده‌اند.»
 
نوشته: ScienceDaily
ترجمه: زهرا جهانبانی - مجله علمی ایلیاد
مجله ایلیاد رادر اینستاگرام دنبال کنید...مجله ایلیاد رادر تلگرام دنبال کنید...مجله ایلیاد رادر آپارات دنبال کنید...مطالب مشابه● شواهد جدید برای مدل استاندارد کیهان‌شناسی● سیاره‌ی ناهید فعالیت‌های آتشفشانی دارد● قدیمی‌ترین نشانه‌های برخورد شهاب‌سنگ‌ها با زمین● تصویری فوق‌العاده از یک برج پلاسمایی بر روی سطح خورشید● کشف درخشان و داغِ جیمز وب● آیا می‌توان بر روی ماه کشاورزی کرد؟ ● آیا بر روی مریخ نیز رعد و برق رخ می‌دهد؟● چند نوع منظومه در کیهان وجود دارد؟● منشاء اَبَرسیاه‌چاله‌های نخستین چه بوده است؟● آیا احتمال انفجار دوباره‌ی جهان وجود دارد؟جدیدترین مطالب● آمار سرقت پس از قانون کاهش مجازات ● چطور لکه‌های مداد را از روی دیوار پاک کنیم؟● غلبه بر یکی از محدودیت‌های قانون اول ترمودینامیک● باکتری‌ها چگونه به مغز حمله می‌کنند؟● دانشمندان گامی دیگر به اینترنت کوانتومی نزدیک‌تر شده‌اند● چطور ویتامین B12 مورد نیاز بدن‌مان را تامین کنیم؟● ورود اورانیوم به خاک چه ارتباطی با کودهای کشاورزی دارد؟● آیا گیاهان هم صدا دارند؟● چطور در خانه توت فرنگی بکاریم؟● چطور جلوی استفراغ شیرخوار را بگیریم؟● چطور برای یک سفر کمپینگ آماده شویم؟● چگونه با عدم تعادل شیمیایی در مغز برخورد کنیم؟● پنج فایده‌ی دارچین برای سلامتی● کدام حیوان بلندترین گردن را در قلمرو حیوانات داشته است؟● چطور رادیاتور خودرو را تخلیه و تعویض کنیم؟● کشف آنزیمی که هوا را به انرژی تبدیل می‌کند● چگونه از شر مگسک چشم خلاص شویم؟● آیا اسب تک‌شاخ واقعاً وجود داشته است؟● چطور هوش هیجانی‌مان را اندازه گیری کنیم؟● منشاء رود نیل کجاست؟