ماده تاریک
تاریخچه ماده تاریک
سابقه توسل به ماده تاریک برای حل مسائل نجومی به دنیای باستان بر میگردد.منجمان قدیم که نه چیزی از مکانیک نیوتنی میدانستند نه از نیروی گرانش .وقتی در مقابل این پرسش قرار گرفتند که چگونه اجرام نجومی هم چون خورشید وسیاره ها بر زمین سقوط نمی کنند و در آسمان به دور زمین می گردند.پاسخ شان این بود که سیاره ها بر کره هایی بلورین به نام فلک سوارند که در آسمان تاریک شب دیده نمیشود.بعضی منجمان قرون وسطا سیاره ها را سوار بر بال متایک تصور می کرند که چشم انسان از دیدن آنها قاصر بود.کره های بلورین و فرشتگان حامل سیاره ها علی الا صول باید از همان ماده ای ساخته شده باشد که زوییکی به دنبال آن می گشت.هر چند تحولات قرن 16تا 17 میلادی باعث شد منجمان افلاک بلورین و فرشتگان حامل را فراموش کنند.اما رصد هایی که از دهه 60 میلادی به بعد انجام شد ماده ی تاریک را در صدر اخبار نجومی قرار داد.قرن هیجده و نوزده میلادی قرن سلطه ی مکانیک نیوتنی بر دنیای نجوم بود.پیش بینی های مکانیک نیوتنی از حرکت سیاره ها در منظو مه ی شمسی آن چنان دقیق بود که منجمان تصور نمی کردند پدیده ای در آسمان رخ دهد و نتوان آن را در قالب مکانیک نیوتنی توصیف کرد.در اواسط قرن نوزدهم رصد گران متوجه شدند سیاره ی اورانوس حرکاتی دارد که نمی توان آن را بر مبنای نظریه نیوتنی گرانش توصیف کرد.طبق معمول به سراغ ماده ی تاریک رفتند.این بار ماده ی تاریک به شکل سیاره ای نادیده فرض شد که در فاصله ای دورتراز اورانوس به دور خورشید می چرخید.این ماده ی تاریک مدت زمان زیادی تاریک نماند و به سرعت کشف شد.کشف نپتون در اول قرن 19 نقطه توانایی های دیدگاه نیوتنی در نجوم است منجمان بدون دیدن هیچ جرم نجومی و صرفا از روی حرکت جرم های اطراف ان به وجودش پی بردند و مکان ان را به دقت در اسمان تعییت کردند.سرشت ماده تاریک از قدیم همین طور بوده ماده ای که دیده نمی شود.اما هست اگر نباشد اجرام اطراف ان طور که رصد می شود حرکت نمیکنند یا مثل سیارها در مدل های باستانی بدون ماده تاریک به زمین می افتادند یا مثل کهکشان های زوییکی در خوشه گیسو از خوشه فرار می کردند. ماده تاریک، در کیهان شناسی مادهای فرضی است که چون از خود نور (امواج الكترومغناطیس) گسیل یا بازتاب نمیکند، نمیتوان آن را مستقیما" دید، اما از اثرات گرانشی موجود بر روی اجسام مرئی، مثل ستاره ها و کهکشانها، میتوان به وجود آن پی برد. بر اساس مشاهدات فعلی، که بر روی ساختارهایی بزرگتر از کهکشان ها صورت گرفتهاست، و همچنین مطالب مربوط به انفجار بزرگ ، ماده تاریک و انرژی تاریک تشکیل دهنده بخش زیادی از جرم موجود در جهان قابل مشاهده است. اجزای ماده تاریک جرمی بسیار بیشتر از قسمت قابل رویت كل عالم دارند.
فقط حدود ۴٪ از مجموع کل چگالی انرژی در کیهان را میتوان مستقیم مشاهده کرد (با توجه به اثرهای گرانشی آن)، که این مقدار شامل باریونها و تابشهای الکترومغناطیسی نیز میشود. همچنین تصور میشود که ۲۲٪ از ماده تاریک تشکیل شده باشد و ۷۴٪ باقی مانده را نیز انرژی تاریک تشکیل داده باشد، که همانند ماده تاریک در فضای کائنات توزیع شده و به همان اندازه ماده تاریک ناشناخته و مجهول ماندهاست. تعیین خواص و ویژگیهای این توده ناشناخته به یکی از مهمترین مسائل کیهان شناسی مدرن و فیزیک ذرات تبدیل شدهاست.
این نکته قابل ذکر است که اسامی «ماده تاریک» و «انرژی تاریک» در بیشتر مبین عدم اطلاع انسان از ماهیت این دو ماده و ناشناخته بودن آن است.
یک اخترشناس در این باره میگوید: «به یاد داشته باشید که ما این پدیده را انرژى تاریک مى نامیم اما این نامگذارى ممکن است این باور غلط را در ذهن مخاطبان ایجاد کند که ما حقیقتاً مى دانیم که آن پدیده چیست. اما باید اذعان داشت که ما واقعاً چیز زیادى در این باره نمى دانیم»
با اینکه ساختار و ویژگیهای ماده تاریک هنوز کاملا" مشخص نیست، اما این طور تصور میشود که بخش اعظم ماده تاریک موجود در جهان، «غیر باریونی» باشد، که به معنا آن است که دارای هیچ اتمی نیست و به وسیله نیروی مغناطیسی به سمت مواد معمولی جذب نخواهد شد. ماده سیاه غیرباریونی شامل نوترینو و احتمالا" دارای اجزای دیگری مانند مواد فرضی ای چون «آکسیون» (axions) و «ابرمتقارن» (supersymmetric) میباشد. برخلاف ماده تاریک باریونی، ماده تاریک غیر باریونی در شکل گرفتن عناصر در ابتدای آفرینش نقشی نداشته و وجودش تنها به دلیل جاذبه گرانشی آن اثبات میشود. به علاوه، اگر همه اجزایی که ماده تاریک از آنها تشکیل شده باشد ابرمتقارن باشند، واکنشها و برخوردهای آنها با یکدیگر موجب نابودی آنها شده و فراوردههایی قابل مشاهده نظیر فوتون و نوترینو حاصل میشوند.
با اینکه وجود ماده تاریک در جهان مهم و ضروری به نظر میرسد، اما هنوز مدارک و دلایل قطعی مبنی بر وجود این ماده آن به دست نیامدهاست. با این وجود تئوری ماده تاریک به عنوان قابل قبولترین فرضیه برای توجیه انحراف در حرکت وضعی کهکشان است. سرعت چرخشی ستاره ها در کهکشان ها از رابطهای که از قوانین کپلر انتظار داریم پیروی نمیکند و برحسب فاصله از مرکز کهکشان ثابت است. برای توضیح این پدیده باید توزیع جرم در کهکشان به طور خطی با شعاع زیاد شود، اما این توضیح با مشاهدهٔ کهکشانها در قسمت مرئی که نشان میدهد بیشتر جرم در ناحیه مرکزی متراکم شدهاست ناسازگار است. بنابراین فرض میشود که این جرم نایافته از مادهٔ تاریک (که آن را نمیبینیم) ساخته شده باشد. چند فرضیه دیگر نیز، مانند فرضیه موند (MOND) و فرضیه تِوز (TeVeS) برای توجیه این موضوع مطرح شدهاند، اما هیچ کدام به اندازه نظریه ماده تاریک در مجامع علمی مقبولیت پیدا نکردهاند.
با این وجود برخی پژوهشهای جدید نشان دادهاست امکان دارد در مشاهدات تلسکوپ Wmap اشتباهاتی رخ داده باشد که اگر این امر ثابت شود به این نظریه اشکالاتی وارد میشود.
منبع
- ویكیپدیا انگلیسی
- مجله نجوم