ماده تاریک از آنچه قبلاً تصور می شد سبک تر و سریع تر است

با وجود اینکه ماده تاریک چیزی در حدود 85 درصد تمام ماده جهان را تشکیل می دهد، پیدا کردن آن کار بسیار دشواری است. در نتیجه برای فهم ماهیت آن، اکثر تحقیقات روی این تمرکز کرده اند که ماده تاریک چه چیزی نیست. حالا هم فیزیکدانان دانشگاه استنفورد و آزمایشگاه شتاب دهنده SLAC دامنه احتمالات را از قبل نیز دقیق تر کرده اند. با مشاهده کهکشان هایی که در مدار راه شیری گردش می کنند، این تیم فهمیده ماده تاریک از آن چه قبلا تصور می شد سبک تر است، و واکنش پذیری بسیار کمتری هم با ماده عادی دارد.

ماده تاریک به این علت تاریک نام گذاری شده که به هیچ عنوان نسبت به نور واکنشی نشان نمی دهد، و با ماده عادی نیز هیچ برهم کنشی ندارد، در نتیجه برای ما کاملا نامرئی محسوب می شود. تنها شواهدی که از وجودش داریم تاثیر گرانشی آن روی موادی است که برایمان قابل مشاهده اند.

این که ماده تاریک واقعا چیست و چه مشخصاتی دارد هنوز روشن نیست، اما دانشمندان چند مدل برای آن توسعه داده اند. یکی از مدل هایی که از مقبولیت چشمگیری برخوردار است، مدل لامبدا-سی دی ام است که برخی مشخصات این ماده رازآلود را تخمین می زند: این ماده سرد است یعنی سرعت حرکتش بسیار کمتر از نور است، و بدون برخورد است، یعنی برخوردش با مواد دیگر بسیار نادر است.

مدل لامبدا-سی دی ام به ما می گوید که ماده تاریک نقشی اساسی در شکل گیری جهانی که می شناسیم داشته است. کیهان در روزهای اولیه اش تخت و یک دست بوده، اما به دلیل حرکت آهسته اش، ماده تاریک در قسمت هایی متراکم شد و هاله هایی تشکیل داد. جاذبه ایجاد شده در نتیجه این اتفاق ماده عادی را به هاله ها کشاند. این وقایع منجر به تشکیل ساختاری مانند تار عنکبوت درخشان توسط کهکشان ها شدند.

با این که مدل یاد شده برای توضیح ساختار های عظیم عالی عمل می کند، وقتی از آن برای درک ساختارهای کوچکتر مانند کهکشان های تکی استفاده می شود به مشکل می خورد. برای مثال این مدل پیش بینی می کند که راه شیری باید توسط هزاران کهکشان کوچکتر احاطه شده باشد؛ مانند وضعیت زمین و ماهواره ها. اما از کهکشان هایی که در مدار راه شیری گردش می کنند تاکنون تنها 59 عدد مشاهده شده.

محققان این تحقیق جدید از همین موضوع برای دستکاری مدل اصلی استفاده کردند. آن ها جهانی را شبیه سازی کردند که توسط ماده تاریک با خواص مختلف پر شده بود، سپس هاله های ماده تاریک به دست آمده از این شبیه سازی را با ساختار شناخته شده کهکشان راه شیری و کهکشان های موجود در مدارش را با یکدیگر مقایسه کردند تا ببینند چقدر شباهت دارند.

آن ها متوجه شدند برای اینکه مدل به دست آمده و مشاهدات واقعی تشابه داشته باشند، ماده تاریک باید از آن چه تصور می شود سبک تر و گرم تر باشد، که در نتیجه سرعت حرکتش هم بیشتر می شود.علاوه بر این معلوم شد واکنش پذیری آن با ماده عادی تا هزار برابر از آن چه قبلاً تصور می شد کمتر است. احتمالا دلیل بی نتیجه بودن تمام آزمایشاتی که تاکنون برای یافتن این ماده انجام شده اند نیز همین است.

«ایتان نادلر»، نویسنده اصلی این تحقیق می گوید: «آن چه کار را هیجان انگیز می کند این است که تحقیق ما مشاهدات کهکشان های کم نور و تئوری های مربوط به رفتار ماده تاریک در روزهای اولیه جهان را به زیبایی مرتبط می کند. این تحقیق بسیاری از قطعات را به یکدیگر متصل می کند و با این کار، اطلاعاتی بسیار مهم درباره ماهیت ماده تاریک در اختیارمان می گذارد. با اینکه همچنان نمی دانیم ماده تاریک چیست، این تحقیق دامنه احتمالات درباره اینکه این ماده واقعا چه چیزی می تواند باشد را محدود تر می کند.»

این تحقیق در نشریه مقالات اخترشناسی منتشر شده است.