در جستجوی اولین ستارگان، «مادۀ تاریک» آشکار شد

بیگ بنگ: طبق مطالعه‌ای جدید، گروهی از اخترشناسان به سرپرستی پروفسور “جود بومن” از دانشگاه ایالتی آریزونا، در حالی که از طریق سیگنال‌های موج رادیویی در تلاش برای کشف اولین ستارگان در جهان بودند، به طور اتفاقی و غیرمنتظره‌ای به «ماده تاریک»، مرموزترین عنصر تشکیل‌دهندۀ فضای خارجی، پی بردند.

الگوهای امواج رادیویی در آسمان ناشی از ترکیب تابش نخستین ستارگان و تاثیر ماده تاریک است. مناطق آبی مناطقی است که ماده تاریک در آن، ماده معمولی را به شدت خنک می‌کند. اگر در چند سال آینده چنین الگویی با تلسکوپ‌ها رادیوییِ جدید کشف شود، تأیید خواهد کرد که نخستین ستارگان کیهان، ماده تاریک را آشکار ساخته‌اند.

به گزارش بیگ بنگ، این ایده که این سیگنال‌ها ماده تاریک را نشان می‌دهند، توسط پروفسور رنان بارکانا از دانشگاه تل آویو، در نشریۀ Nature منتشر شده و نشان می‌دهد که این سیگنال، اثباتی برای تعاملات بین مادۀ عادی و ماده تاریک در جهانِ اولیه است. به گفته پروفسور بارکانا، این کشف، اولین شواهد مستقیم مبنی بر اینکه ماده تاریک وجود دارد و از ذراتِ کم‌جرم تشکیل شده است، را ارائه می‌دهد. این سیگنال، که توسط تلسکوپ رادیویی جدیدی به نام EDGES ثبت شده است، به ۱۸۰ میلیون سال بعد از بیگ بنگ برمی‌گردد.

جهان از چه ساخته شده است؟

پروفسور بارکانا، گفت: «ماده تاریک، کلید پی بردن به این راز است که جهان از چه ساخته شده است. ما فقط کمی درباره عناصر شیمیایی که زمین، خورشید و سایر ستارگان را ساخته‌اند می‌دانیم، اما بیشترِ ماده در جهان قابل مشاهده نیست و نامرئی است و “ماده تاریک” نام دارد. وجود ماده تاریک از گرانش قویِ آن استنباط می‌شود، اما ما هیچ نظری نداریم که ماده تاریک چه نوع ماده‌ای است. از این رو ماده تاریک یکی از بزرگ‌ترین اسرار فیزیک است.»

«برای حل این راز، باید در زمان به عقب برگردیم. اخترشناسان می‌توانند به عقب برگردند زیرا زمان نوری طوب می‌کشد که به ما برسد. 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 به نظر می‌رسند که میلیاردها سال قبل بوده‌اند.»

پروفسور بومن و همکارانش، کشف سیگنال موج رادیویی در فرکانس ۷۸ مگاهرتز را گزارش کردند. پهنای نمایۀ مشاهده‌شده بسیار سازگار با انتظارات است، همچنین آنها دریافتند که این سیگنال دامنۀ بزرگ‌تری (طبق جذب عمیق‌تر) نسبت به دامنه 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 ماده تاریکِ سرد خنک می‌شده است.

«تنظیم در» جهانِ اولیه

پروفسور بارکانا می‌گوید: «متوجه شدم که این سیگنال شگفت‌آور نشان‌دهندۀ وجود دو عامل است: اولین ستارگان و ماده تاریک. نخستین ستارگان در کیهان، سیگنال رادیویی را روشن کردند، در حالی که ماده تاریک با ماده معمولی برخورد کرده و آن را خنک کرده است. مواد بسیار سرد طبیعتاً سیگنال رادیوییِ قوی را توضیح می‌دهند.» فیزیکدانان انتظار داشتند که هرگونه ذرۀ ماده تاریک، سنگین است؛ اما این کشف، ذرات کم‌جرم را نشان می‌دهد. پروفسور بارکانا بر اساس سیگنال رادیویی استدلال می‌کند که ذرات ماده تاریک، از چند توده پروتون، سنگین‌تر نیست. پروفسور بارکانا می‌گوید: «این بینش به تنهایی، پتانسیلِ تغییر مسیر دادنِ جستجوی ماده 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 آن را 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 ماده تاریک، الگوی بسیار ویژه‌ای از امواج رادیویی را ایجاد کرده است که با آرایۀ وسیعی از آنتن‌های رادیویی، قابل شناسایی است. یکی از این آرایه‌ها SKA است، که بزرگ‌ترین تلسکوپ رادیوییِ در حال ساخت در جهان می‌باشد. پروفسور بارکانا نتیجه می‌گیرد که «این گونه مشاهدات با SKA تایید می‌کند که نخستین ستارگان در واقع ماده تاریک را برملا کرده‌اند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature منتشر شده است.

ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencedaily.com

(10 نفر , میانگین : 4٫90 از 5)
لینک کوتاه مقاله : https://bigbangpage.com/?p=74215
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 1391 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۲ پاسخ‌ها

  1. H گفت:

    میشه یکی بگه من چجوری باید مقاله هارو دان کنم؟

دیدگاهتان را بنویسید

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

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.