کشف «اولین ستاره ماده تاریک» در کیهان

ستاره‌شناسان از مدت‌ها پیش بر این باور بودند که یک منظومه ستاره‌ای عجیب مشاهده شده توسط ماهواره «گایا» سازمان فضایی اروپا صرفا یک مورد از گردش یک ستاره به دور یک سیاهچاله است.

اما اکنون دو ستاره‌شناس آن ادعای قبلی را به چالش کشیده و می‌گویند شواهد و قرائن حاکی از وجود پدیده‌ای بسیار عجیب‌تر است و احتمالا این نوع از ستاره از ماده تاریک نامرئی تشکیل شده که نمونه آن تاکنون دیده نشده است.

خود این منظومه از یک ستاره شبیه به خورشید تشکیل شده که جرمی کمتر از خورشید دارد (۰.۹۳ جرم خورشید) و ترکیبات شیمیایی آن همانند خورشید است.

همراه اسرارآمیز این ستاره جرم بسیار بیشتری دارد و جرم آن تقریبا ۱۱ برابر خورشید است. این اجرام در فاصله ۱.۴ واحد ستاره‌شناسی (astronomical units) در مدارهایی به دور هم می‌چرخند و فاصله آنها تقریبا معادل فاصله‌ای است که سیاره مریخ به دور خورشید می‌چرخد و هر ۱۸۸ روز یک مدار کامل را طی می‌کند.

این همراه تاریک چه می‌تواند باشد؟ یک احتمال این است که این یک سیاهچاله است. اما این فرض با چالش هایی همراه است. سیاهچاله‌ها از مرگ ستاره‌های بسیار پرجرم تشکیل می‌شوند و برای پدید آمدن چنین وضعیتی یک ستاره همانند خورشید باید در کنار یکی از آن غول ها تشکیل شود. هر چند وقوع این پدیده به صورت ناگهانی ناممکن نیست، آن سناریو مستلزم مقدار زیادی از تنظیمات و هماهنگی‌ها برای امکانپذیر شدن روی دادن چنین پیوندی (match) و نگاه داشتن این اجرام در مدار پیرامون یکدیگر برای میلیون‌ها سال است.

از این رو چنانکه این محققان در مطالعه جدید مطرح کرده‌اند، شاید آن همراه تاریک مداری یک چیز بسیار عجیب‌تر باشد. آنان می‌گویند که شاید آن انبوهی از ذرات ماده تاریک باشد.

ماده تاریک یک شکل نامرئی از ماده است که اکثریت بزرگی از جرم هر کهکشانی را تشکیل می‌دهد البته دانشمندان هنوز شناخت قطعی از ماهیت این ماده ندارند. بیشتر مدل‌های تئوریک فرض را بر این می‌گیرند که ماده تاریک بطور ‌آرام و یکنواخت در هر کهکشانی توزیع شده است اما مدل‌هایی هم وجود دارد که مطابق آنها، ماده تاریک می‌تواند روی خود توده تجمیع شود.

یکی از این مدل‌ها بر اساس این فرضیه است که ماده تاریک نوعی از ذرات بنیادی اتم (boson) است. «بوسون»ها ذراتی هستند که نیروهای طبیعت را حمل می‌کنند. به عنوان مثال، فوتون بوسونی است که نیروهای الکترومغناطیسی را حمل می‌کند. هر چند دانشمندان از انواع محدودی از بوسون‌ها در مدل استاندارد فیزیک ذرات آگاه هستند اما ممکن است انواع مختلف دیگری از آنها نیز در کیهان وجود باشد.

این انواع بوسون‌ها حامل نیروهایی نیستند اما همچنان کیهان را اشباع می‌کنند. مساله مهم اینکه آنها توانایی تشکیل توده‌های بزرگ را دارند. برخی از این توده‌ها می‌توانند به اندازه کل منظومه‌های ستاره‌ای باشند اما برخی دیگر ممکن است بسیار کوچکتر باشند.

کوچکترین توده‌های ماده تاریک بوسونی ممکن است تا حد ستاره‌ها کوچک باشند و این اجرام فرضی یک نام جدید دارند؛ ستاره‌های بوسونی یا ستاره‌های ذرات بنیادی اتم (boson stars). ستاره‌های بوسونی کاملا نامرئی خواهند بود. از آنجا که ماده تاریک با ذرات دیگر یا با نور، تراکنشی انجام نمی‌دهد، دانشمندان می‌توانند آنها را تنها از طریق تاثیر گرانشی بر محیط پیرامونی‌شان ردیابی کنند چنانکه یک ستاره معمولی می‌تواند به دور یک ستاره بوسونی گردش کند.

محققان خاطرنشان می‌کنند که یک مدل ساده از ماده تاریک بوسونی می‌تواند ستاره‌های بوسونی کافی تولید کند تا نتایج داده‌های ماهواره گایا را امکان‌پذیر سازد. هر چند نامحتمل است که این واقعا کشف یک ستاره بوسونی باشد اما این محققان بر مشاهدات بیشتر در این زمینه تاکید دارند. مساله مهم اینکه این منظومه منحصر به فرد یک فرصت کم‌نظیر در اختیار دانشمندان گذاشته است تا از طریق آن رفتارها و تاثیرات نیروهای گرانشی قوی را مطالعه کرده و نظریه نسبیت عام «انیشتین» را مورد بررسی بیشتر قرار دهند.