چگونه میتوانیم چیزی که نامرئی است را بررسی کنیم؟
شبیه سازیهای جدید نشان داده اند که اگر قادر به دیدن ماده تاریک بودیم، دقیقا چه شکلی بود. اگرچه ۸۵ ٪ از کل جهان، ماده تاریک است، با این حال هیچ تعاملی با نور ندارد و فقط از طریق اثر گرانشی بر روی نور و ماده آشکارسازی میشود. تلاشها برای مشاهده ماده تاریک از زمین، تاکنون ناموفق بوده است.
به گزارش فرادید؛ با وجود ماهیت گریزناپذیر ماده تاریک، چیزهای زیادی در مورد آن فهمیده ایم. میدانیم که این ماده فقط تاریک نیست و سرد نیز هست، در نتیجه میتواند به شکل توده درآید و منجر به تشکیل هسته خوشههای کهکشانی شود. ماده تاریک همچنین باعث به وجود آمدن هاله کهکشانها میشود، که بیشتر جرم کهکشان را تشکیل میدهد. با این حال هنوز بسیاری از سوالات ما درباره ماده تاریک بی پاسخ مانده است؛ بنابراین ستاره شناسان اغلب، مدلهای جدیدی را برای ماده تاریک ارائه میدهند و برای سنجیدن دقت این مدل ها، آنها را با رصدهای انجام شده مقایسه میکنند. یکی از راههای انجام این کار، شبیه سازی به وسیله رایانههای پیچیده است. اخیرا تیمی از مرکز اخترفیزیک هاروارد یک شبیه سازی دقیق از ماده تاریک انجام داده اند و به نتایج شگفت انگیزی دست یافته اند.
یکی از ایدههایی که در مورد ماده تاریک وجود دارد این است که وقتی ذرات ماده تاریک با هم برخورد میکنند تشعشات گاما منتشر میکنند. برخی از رصدهای صورت گرفته در طول موج گاما نشانگر وجود بیش از حد پرتوی گاما در مرکز کهکشان ما هستند که میتواند به علت ماده تاریک باشد. ماده تاریک یکی از بزرگترین مسائل حل نشده در دنیای نجوم مدرن است. اگرچه ما خیلی علاقهمند به آشکارسازی مستقیم آن هستیم، اما تا زمانی که این اتفاق بیافتد، شبیه سازیهایی از این دست یکی از قدرتمندترین ابزارهای ما برای درک بهتر ماده تاریک خواهد بود.
ماده تاریک را بهتر بشناسیم
نظریه ماده تاریک برای توضیح بسیاری از مشاهدات گیجکننده نجومی مطرح شده است. برای مثال، بر اساس یکی از این مشاهدات ستارهها در فضای بیرونی کهکشانهای مارپیچی مثل کهکشان ما، به سرعت در حال چرخشاند. همانند بچهای که سوار بر چرخوفلکی پر سرعت است، این ستارگان باید به فضای بین ستارهای پرت شوند؛ اما چنین اتفاقی رخ نمیدهد. اخترشناسان استدلال میکنند که برای این مساله، باید از اثرات گرانشی ماده بسیار عظیمی که هیچ نور قابل تشخیصی از خود ساطع نمیکند، متشکر باشیم.
با این وجود، مناطقی هستند که چگالیشان از حد متوسط اندکی بیشتر بوده است. این نواحی که جاذبه قویتری نسبت به مناطق اطراف خود داشتند، سریعتر از سایرین ماده را به درون خود کشیدند و حتی چگالتر هم شدند. اما این فرایند بسیار کندتر از آن است که بتواند کهکشانی به بزرگی راه شیری را در عمر ۸/۱۳ میلیارد ساله کیهان بسازد. برای آنکه بتوانیم وجود امروز خود را توضیح دهیم، نیازمند فرض مقدار خیلی زیادی از ماده تاریک هستیم که جاذبه فوقالعاده زیادش، شکلگیری کهکشانها را به شدت تسریع میکند و شتاب میدهد.
بر اساس آخرین مشاهدات اخترشناسان و همچنین مدلهای ریاضی کیهانشناسی، ماده معمولی که من، شما و همه چیزهای دیگر را تشکیل میدهد، تنها ۹/۴ درصد از کل محتوای جرم-انرژی جهان قابل مشاهده را تشکیل میدهد. در مقابل، ماده تاریک ۸/۲۶ درصد از این محتوای جرم-انرژی را شکل میدهد و باقی آن نیز از انرژی تاریک تشکیل شده است؛ موجودی که حتی از ماده تاریک هم مرموزتر است.
تنها عاملی که این رخداد را ممکن ساخت، این بود که ماده معمولی قادر بود گرمای خود را پخش کند؛ حرارتی که نیرویی به سمت خارج ایجاد میکرد و از انقباض ابر بر اثر گرانش جلوگیری میکرد. روش ماده معمولی برای این فرایند، تابش این انرژی گرمایی به شکل امواج الکترومغناطیسی یا نور بود.