ماده تاریک؛ مرموز و ناشناخته با نقش کلیدی در شکل‌گیری کهکشان‌ها

ماده تاریک چیست؟
برخلاف ماده معمولی، ماده تاریک با نیروی الکترومغناطیسی برهم‌کنش ندارد. این یعنی که نور را جذب، بازتاب یا ساطع نمی‌کند و همین تشخیص آن را حتی با پیشرفته‌ترین تلکسوپ‌ها بسیار سخت می‌کند. در واقع محققان تنها از روی اثر گرانشی که به‌نظر می‌رسد بر ماده مرئی می‌گذارد، توانسته‌اند وجود ماده تاریک را استنباط کنند.

بازنگری در کهکشان
یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان به مدیریت «اسمدار نائوز» از دانشگاه لس‌آنجلس درحال انجام شبیه‌سازی‌های اولیه شکل‌گیری کهکشان‌ها هستند. برنامه‌های کامپیوتری آنها شرایط تولدهای کهکشانی را مدتی پس از انفجار بزرگ ردیابی می‌کند. آنها فعل و انفعالاتی را که پیش از این بین ماده تاریک و مواد اولیه کیهانی نادیده گرفته شده بود بازنگری کردند که شامل گازهای هیدروژن و هلیوم بود. نتیجه شبیه‌سازی‌ها این بود که کهکشان‌های کوچک و درخشان‌تری به سرعت شکل گرفتند. اخترشناسان باید در قدم دوم با استفاده از تلسکوپ جیمز وب دریابند آیا تئوری‌های ماده تاریک آنها قابل اجراست یا خیر.

مسیر شکل‌گیری کهکشان‌ها
تیم نائوز فکر می‌کند که وجود کهکشان‌های کوچک‌تر، درخشان‌تر و دورتر می‌تواند مدل به‌اصطلاح «ماده تاریک سرد» را تأیید کند. این نشان می‌دهد که جهان پس از انفجار بزرگ در یک حالت متراکم داغ بوده که فقط حاوی گازها بوده است و با گذشت زمان، به یک توزیع توده‌ای از کهکشان‌ها و در نهایت خوشه‌های کهکشانی تکامل یافته است. در طول این مسیر ستارگان و کهکشان‌ها شکل گرفتند. اگر فعل و انفعالات مافوق صوت که تیم نائوز مدل‌سازی کردند واقعا در کهکشان اتفاق افتاده باشد، در نتیجه این کهکشان‌های کوچک به این ترتیب شکل گرفته‌اند.

تأیید ماده تاریک سرد
تلسکوپ جیمز وب در طول زمان فعالیت خود چند کهکشان بسیار اولیه را دیده است. اما هنوز کهکشان‌های بسیار قدیمی‌تر را نیافته است. با این حال تصاویری که ارائه کرده است حاوی نکات وسوسه‌انگیزی است درباره آنچه ممکن است در دوره‌های قبل وجود داشته باشد و می‌تواند بینشی در مورد نقش ماده تاریک ارائه دهد. بنابراین منطقی است که اخترشناسان بخواهند دیدگاه آن را تا جایی که می‌توانند حمایت کنند. نائوز گفت: «کشف تکه‌هایی از کهکشان‌های کوچک و درخشان در کیهان اولیه تأیید می‌کند که ما در مسیر درستی با مدل ماده تاریک سرد قرار داریم، زیرا فقط سرعت بین ۲ نوع ماده می‌تواند نوع کهکشان مورد نظر ما را ایجاد کند. اگر ماده تاریک مانند ماده تاریک سرد به‌صورت استاندارد رفتار نکند و اثر جریان وجود نداشته باشد، این کهکشان‌های کوچک درخشان پیدا نخواهند شد.»

نقش حیاتی جیمز وب
کلر ویلیامز به‌عنوان یکی از اعضای این تیم تحقیقاتی در مقاله خود به دانشمندان پیشنهاد کرده است از تلسکوپ جمیز وب برای جست‌وجوی کهکشان‌هایی بسیار درخشان‌تر از حد انتظار استفاده کنند. او نوشت: «اگر این کهکشان‌های بسیار روشن وجود داشته باشند، احتمالاً ثابت می‌کند که فعل و انفعالات در اوایل زمان کیهانی رخ داده است. اگر هیچ‌کدام را نتوان یافت شاید دانشمندان همچنان فعل و انفعالات ماده تاریک را درک نکنند.»

از آنجایی که مطالعه مستقیم ماده تاریک غیرممکن است جست‌وجوی این تکه‌های درخشان کهکشان‌های کوچک در کیهان اولیه می‌تواند آزمون مؤثری برای نظریه‌های ماده تاریک و نقش آن در شکل‌دهی نخستین کهکشان‌ها باشد.

منبع:‌ همشهری آنلاین