معمای ماده ی تاریک:

در حین اندازه گیری دقیق سرعت چرخش کهکشان ها، ستاره شناسان با یک معمای ژرف کیهانی برخورد کردند. آنها با محاسبه جرم تمامی ستاره ها و گاز قابل دید علاوه بر تایین جاذبه کهکشان ها موفق به تخمین زدن سرعتشان شدند. چیزی که سبب شگفتی شد، اندازه گیری ها نشان می دادند که بیشتر کهکشان ها سریعتر از آنی که می توانند در حال چرخش اند. نه یک مقدار سریعتر، خیلی سریعتر! بیش از دو برابر سریعتر، و به این معنی بود که بر اساس تئوری گرانشی انیشتین، اجزای این کهکشان ها باید از یکدیگر جدا می شدند، و به وضوح می دانیم که اینگونه نیست.

چه چیزی می تواند پاسخ باشد؟ آیا این ممکن است که بیشتر کهکشان ها به وسیله ی «تیرگی» از ماده که با تلسکوپ های رادیویی، فرو سرخ، نور مریی، فرابنفش، اشعه X و اشعه گاما قابل مشاهده نیستند احاطه شده باشند؟ آیا ممکی است که تئوری گرانشی انیشتین که تا کنون در همه موارد درستی اش ثابت شده است، دارای اشتباهی باشد؟

تلسکوپ های اشعه X ، ابرهای وسیعی از گاز با دمای چندین میلیون درجه را در خوشه های کهکشانی مشاهده کرده اند، این ابرهای گازی داغ جرم خوشه را افزایش می دهند، اما نه تا آنجا که پاسخی برای معما باشد. در حقیقت آنها یک اندازه گیری مستقل از ماده تاریک را فراهم می کنند. اندازه گیری ها نشان می دهد که دست کم بیش از چهار برابر تمامی ستاره ها و گازهایی که ما مشاهده می کنیم و یا گازهایی که تمایل به بیرون رفتن از خوشه را دارند باید ماده ی تاریک موجود باشد.

ماده تاریک چه می تواند باشد؟

دانشمندان به شماری از احتمالات اندیشیده اند. کاندیداهایی برای ماده تاریک شامل MACHOX و WIMPS و گاز. یک "خبر خوب" و "خبر بد" که تحلیلی بر کاندیداها دارند در پایین آمده است:

MACHOS (Massive Compact Halo Objects)، مانند: کوتوله های قهوه ای، کوتوله های سفید، ستاره های نوترونی و سیاهچاله ها.

کوتوله های قهوه ای ستاره هایی که جرمشان کمتر از هشت درصد جرم خورشید است – همچنین کمتر از آن که مورد نیاز تولید واکنش های هسته ای است، که سبب درخشیدن ستاره ها می شود.

"خبر خوب": به تازگی دانشمندان اجسامی همانند کوتوله های قهوه ای و یا سیاره های بسیار بزرگی که به گرد ستاره ها می چرخند را یافته اند. مشاهده درخشندگی و سپس کاهش نور ستاره های دور سبب این استدلال می شود و همچنین اثر گرانشی ستاره های پیش زمینه توانایی فراهم کردن مدارک بیشتری برای وجود یک جمعیت بزرگ کوتوله های قهوه ای در کهکشان ما را دارد.

"خبر بد": هنوز مدرکی موجود نیست که فراوانی کوتوله های قهوه ای را در هر کجا به اندازه ای ثابت کند که بتوان بجای ماده تاریک کهکشان ما محسوب شوند.

کوتوله های سفید حالت های پایانی رمبش ستاره هایی با اندازه کوچک تا متوسط است.

"خبر خوب": وجود و شمار زیاد کوتوله های سفید آشکار شده است. شاید اگر کهکشان های جوان کوتوله های سفیدی که با سرعت زیادتری از آنچه تئوری های ارائه شده پیش بینی می کنند، تولید کره باشند، ممکن است به قدری فراوان باشند که توانایی توضیح ماده تاریک را داشته باشند.

"خبر بد": هیج جایگزین خوبی برای تئوری های ارائه شده موجود نیست. همچنین تولید شمار زیادی کوتوله سفید ایجاد مقدار زیادی هلیوم را نیز سبب می شود که این مشاهده نشده است.

ستاره های نوترونی یا سیاهچاله ها حالت های پایانی رمبش ستاره های بزرگ و خیلی بزرگ هستند.

"خبر خوب": اینها می توانند بسیار تاریک باشند، به ویژه سیاهچاله ها، که کاملا تاریکند و تنها مقدار ناچیزی تابش که به تابش هاوکینگ معروف است دارند. برای خواندن بیشتر به آدرس زیر مراجعه کنید:

http://chandra.harvard.edu/resources/faq/black_hole/bhole-31.html

"خبر بد": این اجسام از کوتوله های سفید بسیار نادرترند. همچنین؛ مراحل تولید این اجسام انرژی بسیار زیاد و عناصر سنگین آزاد می کند؛ مدرکی از رهاشدن اینها در دست نیست.

WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles)، مانند: اجزای زیر اتمی مرموز همانند نوترینوهای فشرده، axions و photinos (برای این دو کلمه معنی پیدا نکردم در صورت دانستن معنی آنها در نظر ها بگویید.)

"خبر خوب": از لحاظ نظری، WIMPS هایی که توانایی تولید شدن در مهبانگ را داشته اند در مبدا کیهان با مقداذی درست و با اجزایی درست می توانند توضیحی برای ماده تاریک باشند.

"خبر بد": کسی تا کنون هیچ یک از این اجزا را مشاهده نکرده، صرفا آنقدر اجازه داده شده که با آنها توضیحی بر ماده تاریک داده شود.

گاز هیدروژن:

"خبر خوب":  هفتاد تا هفتاد و پنج درصد مواد قابل مشاهده کیهان به شکل هیدروژن ،ساده ترین عنصر، است. ممکن است که ماده تاریک شمار بسیاری از ابرهای کوچک گاز هیدروژن باشد.

"خبر بد": بسیار مشکل است که گاز هیدروژن از دید حساس تلسکوپ های رادیویی، فرو سرخ، نور مریی، فرابنفش، اشعه X و اشعه گاما پنهان بماند.

برگرفته از chandra.harvard.edu

برگردان از persiansky