در دهه های اخیر ستاره شناسان فهمیده اند که جهان از چیزهایی بسیار بیشتر از ستاره ها و کهکشان های شناخته شده، تشکیل شده است. یافته های اخیر نشان می دهد که در واقع 95 درصد از جهانِ دائما منبسط شونده، از دو جز کاملاً ناشناخته ساخته شده است: ماده تاريک و انرژی تاريک.

ماده معمولی از اتم هایی ساخته شده که سیاره ها، ستاره ها و کهکشان ها را شکل می دهند. این ماده نزد ستاره شناسان با نام "ماده باریونیک" شناخته می شود و کمتر از 5 درصد جهان از آن ساخته شده است. جزء بعدی سازنده جهان نیز شکلی از ماده است که با نام "ماده تاريک" شناخته می شود، زیرا هیچ نوری ساطع نمی کند و ما نمی دانیم از چه چیزی تشکیل شده است. 72 درصد باقیمانده جهان ماده نیست، بلکه "انرژی تاريک" است که ماهیت آن ناشناخته مانده است.

این ایده که جهان شامل مادة عجیب و نامعلومی است، نخستین بار در 1933 مطرح شد. فریتزوئيکی، ستاره شناس سوییسی که مشغول مطالعه بر روی خوشه های کهکشانی کُما (Coma) بود، به این نتیجه رسید که جرم هر کهکشان به مراتب از آن چه به وسیلۀ محتویات ستاره ای آن استنباط می شد، بیشتر است.

شاهدی برای ماده تاريک

طی دهة 1970 وِرا روبین کشف کرد که ستارگانی که در بخش بیرونی یک کهکشان مارپیچ دور می زنند، با همان سرعتِ ستارگان نزدیک به مرکز حرکت می کنند. این یافته با قوانین جاذبه نیوتن در تضاد بود و به این نکته اشاره داشت که هر کهکشان هاله ای از ماده ای نامرئی دارد که نیروی گرانشی آن بر ستارگان خارجی اثر می گذارد. در 1970 روبین نشان داد این امر در مورد کهکشان آندرومدا صحیح است. تا 1985 او 60 کهکشان مارپیچ را بررسی کرده بود و به این نتیجه رسیده بود که این پدیده ای عمومی است.

فیزیکدان ها فکر می کنند که ماده تاريک ممکن است شکلی از ذرات بنیادین باشد. اسم پیشنهادی براي آن «WIMP» است؛  يعني ذره سنگين با تعامل ضعيف. ویمپ ها می توانند از میان ماده عادی بگذرند و امید می رود که هر از گاهی که یک ویمپ با هستۀ یک اتم برخورد می کند، فیزیکدان ها بتوانند به برگشت آن پی ببرند. پرتوهای عادی کیهانی اثرات مشابهی تولید می کنند، بنابراین آزمایش هايي که در جستجوی ویمپ ها هستند، در معدن هایی که حداقل یک کیلومتر زیر سطح زمین هستند، انجام می شدند. هیچ ویمپی تا کنون پیدا نشده است.

در دهة 1990 ستاره شناسان پذیرفتند که به خاطر تاثیر جاذبه، جهان با سرعتی رو به کاهش منبسط می شود.
 اما رصد ابر نواخترانی در کهکشان های دور این ایده را رد کرد. آن ها کم نورتر و بنابراین دورتر از حالتی بودند که در صورت انبساط جهان با سرعتی رو به کاهش، رخ می داد و این نشان می داد که سرعت انبساط جهان در واقع رو به افزایش است.

تاثیر انرژی تاريک

مشاهدات جدیدتر این نظریه را تایید کرده است. به نظر می رسد جاذبة گرانشی که باید سرعت انبساط را کاهش می داده، مغلوب یک رانش شده است، نوعی "ضد گرانش". مشاهدات موشکافانۀ ابرنواختران نشان می دهد که سرعت جهان تا حدود 6-5 میلیارد سال گذشته رو به کاهش بوده اما بعدا این کاهشِ سرعت به طریقی جای خود را به افزایش سرعت داده است. گمان می رود که چگالی ماده در جهان جوان ابتدا به قدری زیاد بوده که باعث غلبة جاذبه می شده اما با نازک شدن ماده، تاثیر رانشی غالب شده است. این اثر به ماده ناشناخته ای که نسبتا به طور یکنواخت در فضا توزیع شده و امروزه با نام "انرژی تاريک" خوانده می شود، نسبت داده شده است.

در جستجوی مادة تاريک

  قوی ترین تلسکوپ های دنیا همگی در بازه ای از زمان، بخشی از برنامۀ جستجوی ماده تاريک بوده اند. بررسی های انجام شده توسط تلسکوپ بنیاد اسلون در نیومکزیکو، به اثبات وجود انرژی تاريک کمک کرده است.

توزیع ماده تاریک

 شبيه سازي كامپيوتری که توسط گروهي بین المللی از ستاره شناسان در 2005 ایجاد شده، توزیع وسیع ماده تاريک در جهان را نشان می دهد. این الگو شبیه الگوی تولید شده توسط توزیع وسیع نور رسيده از کهکشان هاست.

  تركيب مواد سازنده جهان

داده های جمع آوری شده توسط كاوشگر ناهمسانگرد مايكرو ويوي ويلكينسون (WMAP) پیشنهاد می کند که اتم ها جز اصلی سازندة ستاره ها و سیارات تنها درصد کوچکی از جهان را می سازند.

  لنزینگ گرانشی در عمل

شكل های کمان مانند در این تصویر از خوشه کهکشان آبل 2218 قابل رویت است. آن ها نتیجة لنزینگ گرانشی و تصاویری اعوجاج یافته از کهکشان هایی هستند که 5 تا 10 برابر از این خوشه دورتر هستند.

  کهکشان هایی در خوشه کما

خوشه کما از بیش از 3000 کهکشان تشکیل شده است، فریتززوئیکی وقتی که در حال مطالعۀ حرکت های این کهکشان ها در 1933 بود، فهمید که این خوشه خیلی بیش از آن چه که کهکشان های قابل رویتش نشان می دهند، جرم دارد. جرمی که قابل توضیح نبود، بعد ها معلوم شد که ماده تاريك است.

" جهان عمدتاً از ماده سیاه و انرژی سیاه ساخته شده و ما درباره هیچ یک از آن ها چیزی نمی دانیم."
سائول پرلموتر، منجم، 1999.

شما می توانید برای یاد گیری بیشتر نجوم به لینک های زیر نیز در سایت مراجعه کنید

نقش تلسکوپ در علم نجوم ، تفاوت تلسکوپ کوچک و تلسکوپ بزرگ

جهان تاریک از دو جزء کاملا ناشناخته ساخته شده است؛ ماده تاریک و انرژی تاریک

آموزش نجوم ـ سیاره ها در منظومه شمسی

کرم چاله ها ـ آنچه برای یادگیری رشته نجوم لازم است بدانید

تاریخچه علم نجوم و سیری در کهکشان راه شیری

روند رو به رشد نجوم از دوران باستان تاکنون و تاثیر نجوم بر فلسفه، مذهب و جامعه

1399/06/17
3114