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 رخ داده اند.
برای درک بهتر این مشکل باید گفت که نور با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه حرکت می کند. سالها طول می کشد تا نور یک جرم آسمانی دوردست به سیاره ما برسد. ستاره ای را در فاصله یک سال نوری از زمین تصور کنید. وقتی نور این ستاره پس از یک سال به زمین می رسد، می توانیم ستاره را مانند یک سال پیش رصد کنیم و زمان فعلی آن را نبینیم.
اندازه گیری ماده تاریک دشوار است زیرا ماده تاریک هیچ نوری از خود ساطع نمی کند.
بنابراین، محققان از نظریه نسبیت انیشتین استفاده کردند و اعوجاج نور از کهکشان های دور را برای تعیین میزان ماده تاریک در کهکشان پیش زمینه اندازه گیری کردند. 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 تولد ستارگان در این دسته از کهکشان ها زیاد است.
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 کهکشان‌های دور نگاه می‌کنیم، نوری که از آن‌ها می‌آید ضعیف‌تر می‌شود و بنابراین تأثیر همگرایی گرانشی ضعیف‌تر و تشخیص آن دشوارتر می‌شود. دانشمندان سعی کرده‌اند از سیگنال‌های نوری چندین کهکشان برای حل این مشکل استفاده کنند، اما ناتوانی در تشخیص بسیاری از کهکشان‌های دور به این معنی است که تاکنون فقط ماده تاریک با قدمت هشت تا ۱۰ میلیارد سال بررسی شده است.
از آنجایی که جهان در حدود 13.7 میلیارد سال پیش آغاز شد، ناشناخته های زیادی در مورد زمان شروع و اتفاقات بعدی وجود دارد. برای درک بهتر این بازه زمانی، محققان دانشگاه ناگویا و دانشگاه توکیو در ژاپن با رصدخانه نجومی ژاپن و دانشگاه پرینستون در ایالات متحده برای استفاده از منبع متفاوت نور پس زمینه، امواج مایکروویو از سحابی، همکاری کردند.
محققان 12 میلیارد سال پیش چگونه به ماده تاریک نگاه کردند؟
در این همکاری، دانشمندان از داده های نور مرئی برای شناسایی 1.5 میلیون کهکشان عدسی شکل با قدمت 12 میلیارد سال استفاده کردند. سپس از تابش پس زمینه کیهانی (CMB) ناشی از انفجار بزرگ برای غلبه بر کمبود نور از کهکشان های دور استفاده کردند.
با استفاده از داده های تشعشعات مایکروویو دریافت شده توسط ماهواره پلانک آژانس فضایی اروپا، محققان توانستند همگرایی امواج مایکروویو توسط این کهکشان ها را اندازه گیری کنند.
یوئیچی هاریکان، دانشیار دانشگاه توکیو در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت: اکثر محققان از کهکشان‌های اجدادی برای اندازه‌گیری توزیع ماده تاریک از زمان حال تا هشت میلیارد سال پیش استفاده می‌کنند.
با این حال، ما می توانیم بیشتر به گذشته نگاه کنیم. ما از بیرونی ترین تابش پس زمینه کیهانی برای اندازه گیری ماده تاریک استفاده کردیم. برای اولین بار، ما ماده تاریک را تقریباً در اولین لحظات شکل گیری جهان اندازه گیری کرده ایم.
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 ها 1.7 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ هنوز در مراحل اولیه کیهانی خود شکل گرفتند. در همان زمان، اولین خوشه های کهکشانی نیز 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 گروه تنها یک سوم از داده های موجود از تابش پس زمینه کیهانی را تجزیه و تحلیل کرده است. تجزیه و تحلیل بیشتر به محققان اجازه می دهد تا به عقب نگاه کنند.
46