نقشه دقیق ماده تاریک جهان؛ چالش جدید فیزیکدان‌ها

تیمی بین‌المللی از محققان بزرگترین و دقیق‌ترین نقشه از توزیع ماده تاریک در جهان را تهیه کرده است. نتایج این مطالعه، غافلگیرکننده توصیف می‌شود، چون توزیع ماده تاریک در آن همگون‌تر از چیزی است که با بهترین نظریه‌های موجود پیش‌بینی می‌شد.

به علاوه به نظر می‌رسد که این نقشه نشانگر انحرافی از نظریه نسبیت عام اینشتین باشد که محققان را با معمای تازه‌ای روبرو می‌کند.

نتایج را نهادی به نام "مطالعه ماده تاریک" (دی‌ای اس) متشکل از گروه‌های مختلف پژوهشی از اطراف جهان منتشر کرده است. ماده تاریک یک ماده نامرئی است که در فضا وجود دارد و 80 درصد کل ماده موجود در جهان را تشکیل می‌دهد.

منجمان توانستند با تکنیک‌هایی محل حضور این ماده را تشخیص دهند، چون نور ستارگان دوردست را از مسیر عادی منحرف می‌کند. هر چه خمیدگی نور بیشتر باشد، تراکم ماده تاریک هم بیشتر است.

دکتر نیال جفری، از "مدرسه عالی نرمال" در پاریس که تکه‌های این نقشه را به هم وصله کرده گفت نتایج "یک مشکل واقعی" برای علم فیزیک است.

او گفت: "اگر این اختلاف واقعی باشد در آن صورت شاید نظریه اینشتین غلط باشد. شاید فکر کنید که این چیز بدی است، شاید فیزیک دچار گسست شده باشد. اما برای یک فیزیکدان خیلی هیجان انگیز است. معنی اش این است که می‌توانیم چیز تازه‌ای درباره ماهیت جهان کشف کنیم. "

پروفسور کارلوس فرِنک از دانشگاه دورهام که یکی از فیزیکدان‌هایی است که با کمک نظریه‌های اینشتین نظریه جاری کیهان شناسی را بنا کرده اند، گفت که احساسات ضد و نقیضی درباره این خبر دارد. او گفت: "من زندگی‌ام را صرف این نظریه کرده‌ام و دلم نمی‌خواهد شاهد فروپاشی آن باشم. اما عقل سلیم می‌گوید که این اندازه گیری‌ها درست است و باید امکان وجود یک فیزیک تازه را بررسی کنیم. "

 

"بعد دلم هری می‌ریزد، چون هیچ زمین سفتی برای کند و کاو نداریم و نظریه‌ای فیزیکی که ما را راهنمایی کند در اختیار نداریم. خیلی مرا مضطرب و بیمناک می‌کند، چون داریم وارد یک قلمرو کاملا ناشناخته می‌شویم و کسی نمی‌داند با چه روبرو خواهیم شد. "

تیم محققان با استفاده از تلسکوپ "ویکتور ام بلانکو" در شیلی 100 میلیون کهکشان را تحلیل کرد.

این نقشه نشان می‌دهد که ماده تاریک چطور در سراسر کیهان پخش شده است. نواحی تاریک مناطق وسیعی از خلاء هستند، جایی که قوانین فیزیک ممکن است متفاوت باشد. نواحی روشن محل تراکم ماده تاریک است. این‌ها به "هاله" معروفند و وسط آن‌ها کهکشان‌هایی مانند راه شیری قرار دارد و مثل سنگ‌های گرانبها در یک شبکه وسیع کیهانی می‌درخشد.

به گفته دکتر جفری این نقشه به وضوح نشان می‌دهد که کهکشان‌ها بخشی از یک ساختمان نامرئی بزرگتر هستند.

"هیچ کس در تاریخ نتوانسته به اعماق کیهان بنگرد و به این دقت بداند که ماده تاریک در کدام نقاط نهفته است. اخترشناسان توانسته اند تصویری از تکه‌های کوچک بسازند، اما ما نواحی تازه وسیعی که بخش خیلی بزرگتری از ساختمان جهان را نشان می‌دهد آشکار کرده ایم. برای اولین بار می‌توانیم کیهان را از زاویه تازه‌ای بنگریم. ".

اما نقشه تازه از ماده تاریک جهان کاملا بر آنچه که دانشمندان انتظارش را داشتند منطبق نیست. آن‌ها با کمک رصدخانه فضایی اروپایی پلانک تصویر دقیقی از توزیع ماده، 350 هزار سال بعد از مه بانگ ساختند. این رصدخانه تشعشع ناشی از آن لحظه به نام "تابش زمینه کیهانی" (سی ام بی) که هنوز ادامه دارد را اندازه گیری کرد.

اخترشناسانی مثل پروفسور فرِنک با الهام از اینشتین مدلی برای محاسبه چگونگی توزیع ماده در 13.8 میلیارد سال بعد تا امروز طراحی کرده بودند. اما رصد‌های عملی برای تهیه نقشه تازه نشان دهنده تفاوتی چند درصدی با آن پیش بینی هاست - و نشان می‌دهد که ماده با یکدستی بیشتری توزیع شده.

در نتیجه پروفسور فرنک فکر می‌کند که ممکن است تغییرات بزرگی در درک ما از کیهان در راه باشد. "ممکن است چیزی کاملا بنیادی را در مورد تار و پود کیهان پیدا کرده باشیم. نظریه جاری بر پایه‌های لرزان ماسه‌ای بنا شده؛ و ممکن است اکنون شاهد ریختن یکی از این پایه‌ها باشیم. ".

اما دیگران از جمله پروفسور اوفر لاهاو از دانشگاه کالج لندن محتاط‌تر است.

او گفت: "سوال اصلی این است که آیا نظریه اینشتین ایرادی دارد یا نه. به نظر می‌رسد که این نظریه همه آزمون‌ها را به خوبی پشت سر می‌گذارد، اما گهگاه انحراف‌هایی نشان می‌دهد. شاید دانش اخترفیزیک ما از کهکشکان‌ها نیازمند رفع اشکال باشد.

 

در نظریه کیهان شناسی مواردی هست که مسائل حل شده اند، اما مواردی هم هست که نگاه‌ها عوض شده. جالب خواهد بود ببینیم که آیا 'تنش' جاری در کیهان شناسی به جابجایی عمده‌ای در نگاه ما منجر خواهد شد یا نه. "دی‌ای اس" متشکل از بیش از 400 دانشمند از 25 موسسه در هفت کشور است.