دانشمندان بر پایه‌ی سرعت لنز گرانشی روشی تازه برای درک ماده‌ی تاریک ارائه کردند

امیر نیک‌رو

۱۹ آبان ۱۳۹۹ | ۱۲:۱۲ ۲۰ آبان ۱۳۹۹ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۲ دقیقه

اثر لنز گرانشی در اطراف کهکشان ناشی از ماده‌ی تاریک

تیم کوچکی از ستاره‌شناسان با یک روش جدید مبتنی بر سرعت تغییر لنز گرانشی که ۱۰ برابر دقیق‌تر از بهترین روش قبلی است، به راهی تازه برای دیدن هاله‌ی ماده‌ی تاریک پیرامون کهکشان‌ها، دست یافتند.

دانشمندان در حال حاضر تخمین می‌زنند که تا ۸۵ درصد از جرم جهان قابل مشاهده نیست. این ماده‌ی تاریک به این علت مستقیما قابل مشاهده نیست که مانند ماده‌ی معمولی که ستارگان، سیارات و زندگی روی زمین را تشکیل می‌دهد، با نور برهم‌کنش ندارد.

ماده‌ی تاریک در صورت مشاهده چه شکلی خواهد بود؟

اما چیزی که دیده نمی‌شود را چگونه می‌تواند اندازه‌گیری کرد؟ نکته‌ی اصلی این است که در حقیقت اثر گرانشی که ماده‌ی تاریک تولید می‌کند، اندازه‌گیری می‌شود. «پل وگری» (Pol Gurri) دانشجوی دکتری دانشگاه فنی سوینبرن که سرپرستی مطالعه‌ی تازه‌ای که در نشریه‌ی Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده برعهده دارد، گفت: «مانند این است که به یک پرچم نگاه کنید تا سعی کنید باد را اندازه بگیرید. شما نمی‌توانید باد را ببینید اما حرکت پرچم به شما می‌گوید که شدت بادی که می‌وزد چقدر است.»

تا کنون روش‌های زیادی برای شناسایی ماده‌ی تاریک ارائه شده است. از جمله چندی پیش دانشمندان به برهم‌کنش الکترون با ذرات ماده‌ی تاریک اشاره کردند. اما این پژوهش تازه بر اثری به نام لنز گرانشی ضعیف متمرکز است که از ویژگی‌های نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین است. «ادوارد تیلور» (Edward Taylor) دانشیار که در این پژوهش همکاری دارد، افزود: «ماده‌ی تاریک تصویر هر چیزی را که در پشت آن قرار دارد بسیار اندک تغییر می‌دهد. این اثر کمی شبیه خواندن روزنامه از پشت یک لیوان است.»

لنزهای گرانشی ضعیف هم‌اکنون یکی از موفق‌ترین راه‌ها برای تعیین ساختار ماده‌ی تاریک جهان است. اکنون تیم سوینبرن از تلسکوپ ۲٫۳ متری دانشگاه ملی استرالیا (ANU) را برای نقشه‌برداری از چگونگی چرخش کهکشان‌های قرارگرفته تحت عدسی گرانشی استفاده کرده است.

نمایی از رصدخانه‌ی دانشگاه ملی استرالیا
Credit: Australian National University

گوری می‌گوید: «از آنجا که می‌دانیم ستاره‌ها و گازها قرار است چگونه درون کهکشان‌ها حرکت کنند، تقریبا از شکلی که کهکشان باید باشد، آگاهیم. با اندازه‌گیری میزان تغییر تصاویر نسبت به شکل واقعی کهکشان، می‌توان دریافت که چه مقدار ماده‌ی تاریک برای توضیح آن نیاز است.»

پژوهش‌های تازه نشان می‌دهد که چگونه این اطلاعات درباره‌ی سرعت، اندازه‌گیری دقیق‌تری از اثر لنز گرانشی را نسبت به آنچه که تنها با استفاده از تغییر شکل انجام می‌شود، ممکن می‌سازد. به گفته‌ی گوری با روش جدید برای دیدن ماده‌ی تاریک که بر سرعت چرخش لنز گرانشی استوار است، می‌توان تصاویر واضح‌تری از محل وجود ماده‌ی تاریک و نقش آن در شکل‌گیری کهکشان‌ها به دست آورد.

تیلور خاطرنشان کرد: «ما نشان داده‌ایم که با یک تلسکوپ نسبتا کوچک ساخته شده در دهه‌ی ۱۹۸۰ میلادی، فقط با تغییر نگرش به مسأله، سهمی واقعی در این تلاش‌های جهانی داشته باشیم.»

سهمی که در آینده با ابزارهای پیشرفته‌تر امکان گسترش آن هم وجود دارد زیرا مأموریت‌های فضایی آینده‌ی مانند تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا و تلسکوپ فضایی اقلیدس آژانس فضایی اروپا تا حدی برای انجام دقیق‌تر این نوع اندازه‌گیری‌ها بر اساس شکل صدها میلیون کهکشان طراحی شده‌اند.