نقشه ی مادۀ تاریک، تاریخچۀ اولیه جهان را آشکار می کند!

بیگ بنگ: پژوهشگران رصدخانه ی ستاره شناسی ملی ژاپن (NAOJ) از دانشگاه توکیو و سایر موسسات، کار نقشه برداری از فضای گسترده ای از توزیع ماده ی تاریک در جهان را با بکارگیری هایپر سوپرایم-کم شروع کرده است، این دوربینِ میدان گسترده ی جدید بر روی تلسکوپ سوبارو در هاوایی نصب شده است.

تصویری از توزیع ماده ی تاریک در این پژوهش - عکس از تلسکوپ سوبارو در هاوایی

تصویری از توزیع ماده ی تاریک در این پژوهش – عکس از تلسکوپ سوبارو در هاوایی

به گزارش بیگ بنگ، یافته های اولیه از رصدها که ناحیه ای به اندازه ی ۲٫۳ درجه ی مربع از آسمان را در جهت صورت فلکی سرطان پوشش می داد، ۹ تجمع گسترده از ماده ی تاریک را آشکار ساخت که هر یک جرمی برابر خوشه ای کهکشانی دارند. نقشه برداری از چگونگی توزیع ماده ی تاریک و چگونگی تغییر این توزیع در طول زمان برای درک نقش انرژی تاریک در کنترل انبساط جهان ضروری است. این نتایج اولیه ثابت می کند که هم اکنون ستاره شناسان، تکنیک ها و ابزار لازم برای درک انرژی تاریک را دارند. گام بعدی تیم پژوهشی، گسترشِ این نقشه برداری برای پوشش هزار درجه ی مربع از آسمان است تا بدین وسیله راز انرژی تاریک و انبساط جهان را حل کنند.

نقشه برداری از ماده ی تاریک در ناحیه ای گسترده برای درک ویژگی های انرژی تاریک که انبساط جهان را کنترل می کند اهمیت دارد. این نتایج اولیه ثابت می کند که با این روش های تحقیق و دوربین هایپر سوپرایم کم، این گروه پژوهشی هم اکنون آماده ی کاوش در مورد چگونگی تغییر توزیع ماده ی تاریک در طول زمان در جهان و حل معمای انرژی تاریک و کاوش در مورد تاریخچه ی انبساط کیهان با جزئیات بسیار دقیق است. دکتر ساتوشی میازاکی راهبر توسعه ی هایپر سوپرایم کم از رصدخانه ی ستاره شناسی ملی در مرکز فناوری پیشرفته ی ژاپن و رهبر این تیم پژوهشی، توانایی هایپر سوپرایم کم را برای انجام این پروژه می ستاید. می گوید: « ما همینک می دانیم که روش و ابزار لازم برای درک انرژی تاریک را داریم. ما آمادگی داریم تا با استفاده از هایپر سوپرایم کم نقشه ای از ۱۰۰۰ درجه ی مربع از ماده ی تاریک ایجاد کنیم که تاریخچه ی انبساط جهان را با جزئیات دقیق آشکار خواهد ساخت.»

بکارگیری روش خمیدگی گرانشی ضعیف برای مطالعۀ مادۀ تاریک به منظور بررسی اثرات انرژی تاریک

از سال ۱۹۲۹ هنگامی که ادوین هابلِ ستاره شناس انبساط در جهان را کشف کرد، ستاره شناسان روش کاری را به کار گرفتند که نشان داد سرعت انبساط در طول زمان کاهش می یابد. کشش گرانشی که تا این اواخر تنها نیروی شناخته شده ی اثرگذار بین کهکشان ها بود، برخلاف این انبساط عمل می کند. اگرچه پژوهش ها بر روی ابرنواخترهای دوردست در دهه ۱۹۹۰ نشان داد که امروز جهان سریعتر از گذشته در حال انبساط است. این اکتشاف مستلزم تغییری آشکار در درک ما از فیزیک بود: یا گونه ای از انرژی تاریک با نیروی دافعه ای که کهکشان ها را از هم جدا می کند وجود دارد و یا اینکه فیزیکِ جاذبه نیازمند بازنگرهایی اساسی است.

برای حل معمای انبساط شتابناک جهان، نگاهی به رابطه ی مابین سرعت انبساط جهان و سرعت تشکیل اجرام ستاره شناختی بی فایده نیست. بعنوان مثال، اگر جهان به سرعت در حال انبساط باشد زمان بیشتری لازم است تا مواد ادغام شوند و کهکشان ها را شکل دهند. و برعکس، اگر جهان به کندی در حال انبساط باشد شکل گیری ساختارهایی نظیر کهکشان ها آسان تر می گردد. در حقیقت پیوندی مستقیم مابین تاریخچه ی شکل گیری ساختارها در جهان و تاریخچه ی انبساط جهان وجود دارد. چالشی که در تائید وجود ماده ی تاریک و تاثیر آن بر انبساط جهان وجود دارد اینست که بیشترین ماده در جهان از جنس ماده ی تاریک است و نوری از خود ساطع نمی کند. نمی توان آن ها را به شکلی مستقیم با تلسکوپ ها که دستگاه هایی نورگیر هستند، شناسایی کرد.

روشی که می تواند براین چالش فائق آید، شناسایی و آنالیز بوسیله ی روش اندازه گیری خمیدگی گرانشی ضعیف است. تجمع ماده ی تاریک همانند عدسی عمل می کند و حتی نوری را که از اجرام بسیار دورتر می آید خم می کند. با تحلیل نحوه ی خمیدگی نور و اینکه این خمیدگی تا چه حد شکل اجرام پس زمینه را تحریف می کند، تعیین چگونگی توزیع ماده ی تاریک در پیش زمینه ممکن می شود. این تحلیل از ماده ی تاریک و اثرات آن امکان تعیین چگونگی این ادغام در طول زمان را به ستاره شناسان می دهد. تاریخچه ی تجمع ماده ی تاریک ممکن است با انبساط جهان مرتبط باشد و می بایست برخی ویژگی های انرژی تاریک، توان و چگونگی تغییرش در طول زمان را آشکار سازد.

برای دستیابی به داده های کافی، ستاره شناسان باید کهکشان هایی را که بیش از یک میلیارد سال نوری دورتر و در سرتاسر ناحیه ای بزرگتر از یک هزار درجه مربع (در حدود یک چهلم کل آسمان) واقع شده را رصد نمایند. ترکیب تلسکوپ سوبارو با دهانه ای به قطر ۸٫۲ متر و دوربین سوپرایم-کم که نسل قبلیِ دوربین هایپر سوپرایم کَم به حساب می آید با دارا بودن میدان دیدی برابر با یک دهم درجه ی مربع (برابر با اندازه ی کره ی ماه) یکی از کارآمد ترین ابزارهای جستجوی اجرام کم نور و دور در ناحیه ای گسترده از آسمان می باشد. اگرچه، کاوش هزار درجه ی مربع از آسمان در عمق مورد نیاز برای این ترکیب قدرتمند نیز غیر واقع بینانه است. دکتر ساتوشی میازاکی می گوید:« به همین دلیل ده سال زمان را صرف توسعه دادن هایپر سوپرایم کَم کرده ایم، دوربینی که کیفیت تصویر خوبی نظیر سوپرایم-کَم دارد ولی میدان دیدی هفت برابر بزرگتر را دارا است.»

این تصویر هایپر سوپرایم کَم را در کانون اصلی تلسکوپ سوبارو نشان می دهد

این تصویر هایپر سوپرایم کَم را در کانون اصلی تلسکوپ سوبارو نشان می دهد

هایپر سوپرایم کَم در سال ۲۰۱۲ بر روی تلسکوپ سوبارو نصب گردید. پس از رصدهای آزمایشی در ماه مارچ سال ۲۰۱۴ برای استفاده ی آزاد در دسترس جامعه ی ستاره شناسان قرار گرفت. برنامه ی رصد استراتژیکی شامل بیش از ۳۰۰ شب رصد در ۵ سال نیز در جریان است. این دوربین ۸۷۰ میلیون پیکسلی تصاویری از آسمان به بزرگی نُه ماه کامل را در یک عکس و با کمترین تحریف پوشش می دهد، و آن هم با وضوحی عالی و برابر با هفت هزارم درجه.

پژوهشگران رصدخانه ی ستاره شناسی ملی ژاپن در دانشگاه توکیو و همکارانشان داده های آزمایشی در راه اندازی دوربین هایپر سوپرایم کَم را تحلیل کردند تا کیفیت نقشه برداری اش از ماده ی تاریک را با استفاده از روش خمیدگی گرانشی ضعیف، مشاهده کنند. داده های دریافتی از تصویربرداری دو ساعته که ۲٫۳ درجه ی مربع را پوشش می داد تصاویری موج دار از بسیاری کهکشان ها را آشکار ساخت. این تیم پژوهشی با اندازه گیری شکل های انفرادی، نقشه ای را از ماده ی تاریک پنهان در پیش زمینه ایجاد کرد. نتیجه ی کار کشف نُه توده ی ماده ی تاریک، هر یک به وزن یک خوشه ی کشهکشانی بود. اعتبار تحلیل های حاصل از بکارگیری روش خمیدگی گرانشی ضعیف و نقشه های ماده ی تاریک بدست آمده از آن توسط رصدهایی که با تلسکوپ های دیگر انجام گرفته به تائید رسیده است و خوشه های کهکشانی حقیقیِ قرینه با توده های ماده ی سیاهی که دوربین هایپر سوپرایم کشف کرده است را نشان می دهد. پژوهشگران از داده های DLS برای شناسایی خوشه های نوری بهره بردند.

داده ها تجمع واضح ماده ی تاریک را روی مدل نظری کنونی نشان می دهد. تصویر سمت راست الگوی ماده ی تاریک کشف شده در داده های دوربین هایپر سوپرایم را نشان می دهد. تصویر سمت چپ الگوی پیش بینی های مدل های نظری کنونی را نشان می دهد.

داده ها تجمع واضح ماده ی تاریک را روی مدل نظری کنونی نشان می دهد. تصویر سمت راست الگوی ماده ی تاریک کشف شده در داده های دوربین هایپر سوپرایم را نشان می دهد. تصویر سمت چپ الگوی پیش بینی های مدل های نظری کنونی را نشان می دهد.

شمار خوشه های کهکشانی در الگوی هایپر سوپرایم کم از پیش بینی های مدل های فعلی در مورد تاریخچه ی اولیه جهان فراتر رفته است. همزمان با تلاش تیم پژوهشی برای گسترش نقشه ی ماده ی تاریک به هدف ۱۰۰۰ درجه ی مربعی شان، داده ها باید آشکارکند که آیا این فرا رَوی حقیقی است و یا تنها یک اتفاق آماری بوده است. اگر این فزونی حقیقی باشد، بیانگر این است که انرژی تاریک به آن اندازه ای که پیشتر انتظار می رفت نبوده است و این امر به جهان اجازه می دهد که به نرمی انبساط یابد و کهکشان ها سریعتر شکل بگیرند.

استفاده از روش خمیدگی گرانشی ضعیف به منظور نقشه برداری از ماده ی تاریک راهی است برای کشف اجرام ستاره شناختی با بهره گیری از جرمشان به منظور اطلاع همزمان از موجودیتشان و مقدار وزنشان. این کار امکان اندازه گیری مستقیم جرم را که معمولا هنگام استفاده از سایر روش های اکتشافی امکان پذیر نیست، ممکن می کند. بنابراین، نقشه های جرم ماده ی تاریک، وسیله ای ضروری برای درک دقیق و صحیح تاریخچه ی انبساط جهان است. جزئیات بیشتر این پژوهش در Astrophysical Journal منتشر شده است.

ترجمه: حسین طریقی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: astronomynow

 

image_pdfimage_print
(6 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=31942
تحریریه‌ی بیگ بنگ

تحریریه‌ی بیگ بنگ

وب سایت بیگ بنگ یک سایت علمی، تحقیقاتی میباشد که توسط تعدادی از علاقمندان به علم و دانش اداره می شود. این سایت از اواخر سال 1390 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *