دانشمندان بالاخره راز ماده مرئی گمشده در عالم را کشف کردند_آینده نوین

اخترشناسان راز نیمی از ماده مرئی گمشده جهان را در ابرهای هیدروژن یونیزه کشف کردند

اخترشناسان سرانجام موفق شدند راز ماده گمشده در جهان را آشکار سازند. مادهای که دههها از دید بشر پنهان مانده بود. پژوهش تازه نشان میدهد این ماده به صورت ابرهای عظیم از هیدروژن یونیزه در فضای میانکهکشانی پنهان شده است.

به گزارش ساینس الرت، دانشمندان در پژوهشی جدید در یافتند نیمی از ماده مرئی جهان که مدتها گمشده به شمار میرفت، کجا پنهان شده است. این ماده در فضای اطراف که کشانها، به شکل ابرهای عظیم و نامرئی از هیدروژن یونیزهشده قرار دارد. معمولا ردیابی چنین مادهای غیرممکن است اما تیم بزرگ بینالمللی از اخترشناسان و اخترفیزیکدانان روشی ابداع کردهاند که محل پنهان شدن آن را در تا ریکی میان ستارگان آشکار میکند.

تاکنون تحقیقات مختلف تأیید کردهاند نیمی از ماده گمشده جهان به شکل غبار میانکهکشانی از هیدروژن وجود دارد که بسیار دورتر از هستههای فعال که کشانها به بیرون پرتاب شده است. بوریانا هاجیسکا، اخترشناس دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، میگوید فکر میکنیم اگر نواحی دورتر از که کشان را نیز بررسی کنیم، میتوانیم تمام گاز گمشده را بیابیم. برای دقت با لاتر، باید با استفاده از شبیهسازیها، تحلیل دقیقتری بکنیم؛ کاری که هنوز انجام ندادهایم. قصد داریم این کار را با دقت کامل پیش ببریم.

ماده معمولی یا ماده با ریونی، فقط حدود ۵ درصد ترکیب ماده-انرژی در جهان را تشکیل میدهد. باقی ماده و انرژی تا ریک است که شامل ۲۷ درصد ماده تا ریک و ۶۸ درصد انرژی تا ریک میشود. به گفته دانشمندان، بخش قابلتوجهی از ماده با ریونی گم شده و مشخص نیست کجا رفته است. هیدروژن حدود ۹۰ درصد اتمهای جهان را تشکیل میدهد و از نظر جرم نیز ۷۳ درصد جرم کل جهان را به خود اختصاص میدهد؛ بنابراین بخش عمدهای از ماده با ریونی گمشده هیدروژن است. برآورد دانشمندان نشان میدهد بیش از ۵۰ درصد هیدروژن موجود در جهان عملا گم شده است.

ردیابی ماده با ریونی گمشده با کمک تابش زمینه کیهانی

هیدروژن میتواند در فضا تحتتأثیر تابش یونیزه شود و در خششی ضعیف داشته باشد اما گازها در فضای میانکهکشانی پراکندهاند و در خشششان آنقدر کم است که با روشهای معمول شناسایی نمیشوند. دانشمندان در پژوهش جدید راه دیگری برای یافتن ابر نامرئی هیدروژن توسعه دادهاند. در این روش که به تا زگی موردتوجه قرار گرفته، تغییرات نوری که از پشت این ابر عبور میکند، بررسی میشود؛ یعنی بررسی تابش زمینه کیهانی. زمینه کیهانی همان نور نخستین جهان است که مثل فسیلی از دوران آغازین کیهان سراسر فضا را پر کرده.

سیمون فرارو، کیهانشناس آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، میگوید تابش زمینه کیهانی پشت هر چیه در جهان میبینیم، قرار دارد. این نور در واقع لبه جهان مشهود است؛ بنابراین، میتوان از این تابش به جای نور پسزمینه استفاده کرد تا ببینیم گازها کجا قرار دارند. ممکن است این نور که از میان ابرهای پراکندهای از هیدروژن یونیزه عبور میکند، هنگام پراکنده شدن از الکترونهای موجود در گاز، کمی روشنتر یا کمنورتر شود. به این پدیده اثر سونیائف-زلدوویچ میگویند. البته همانطور که میدانید، تابش زمینه کیهانی بسیار ضعیف است و دیدنش اصلا آسان نیست.

<figcaption class="wp-element-caption"تصویری از تابش زمینه کیهانی؛ دایرهها مناطقی را نشان میدهند که در آنها، هیدروژن یونیزه این تابش را پراکنده کرده است.

راهحل دانشمندان برای رفع این مشکل برهمنهی دادهها بود. محققان دادههای تعداد زیادی رصد را جمعآوری کردند و با قراردادنشان روی یکدیگر ویژگیهای بسیار کمنور را برجسته کردند. این پژوهش روی بیش از یکمیلیون که کشان قرمز در خشان انجام شد که در شعاع حدود ۸ میلیارد سال نوری از راه شیری قرار دارند. نتایج نشان داد هالههای هیدروژنی که این که کشانها را در برگرفتهاند، بسیار بزرگتر از چیزی هستند که پیشتر تصور میشد. حتی این احتمال مطرح شد که این هالهها ممکن است به مراتب بزرگتر از چیزی با شند که در این بررسی شناسایی شده است. فرارو میگوید اندازهگیریها کاملا با این فرضیه سازگارند که تمام گاز گمشده را پیدا کردهایم!

کشف ماده گمشده سؤالات تا زهای مطرح کرده است

همانطور که در علم اخترشناسی رایج است، این کشف پرسشهای تا زهای نیز مطرح میکند. هالههای هیدروژنی هم از گازهایی که از بیرون به درون که کشان سقوط میکنند، تغذیه میشوند هم از فازهای فعال سیاهچالههای ابرپرجرم مرکز که کشانها. وقتی سیاهچاله با نرخ با لایی تغذیه میکند، میدان مغناطیسی آن جتهای عظیم از ماده را به بیرون پرتاب میکند که میتوانند میلیونها سال نوری در فضاهای میانکهکشانی گسترش یابند. همچنین با دهای قدرتمند به صورت شعاعی از مرکز که کشان به بیرون جریان مییابند و گازهای درون که کشان را با خود میبرند که موجب کاهش امکان شکلگیری ستارهها میشود.

کشف هالههایی بزرگتر از حد انتظار این احتمال را مطرح میکند که فعالیت سیاهچالهها ممکن است دورهای با شد؛ یعنی در با زههایی فعال و دوباره خاموش شوند. این فرضیه با مشاهدات جالب دیگری از سیاهچالهها همخوانی دارد. مشاهدات نشان میدهند برخی سیاهچالهها که به ظاهر خاموشاند، ناگهان فعال میشوند. این اطلاعات برای به بود مدلهای فعلی ما از تحول که کشانها اهمیت دارد.

<figcaption class="wp-element-caption"تصویر مفهومی هنرمندانهای از هاله هیدروژنی کهکشان راه شیری؛ ابرهای ماژلانی در موقعیت ساعت 8 دیده میشوند.

این پژوهش فقط بخشی از پازل است. برخی تلاشهای دیگر برای نقشهبرداری از ماده با ریونی گمشده جهان نشان میدهند بخشی از این ماده در رشتههایی از ماده تا ریک محبوس شدهاند؛ رشتههایی که ساختار شبکه کیهانی را شکل میدهند و که کشانها را در فواصل بسیار دور به هم متصل میکنند. پژوهش اخیر راهی تازه در اختیار اخترشناسان قرار داده تا بتوانند دنبال هیدروژن بگردند. حالا فقط باید تکههای این پازل را کنار هم بگذارند. نویسندگان این پژوهش در مقالهاش مینویسند این تحقیق مسیر پژوهشی هیجانانگیز و جدیدی میگشاید. درک ارتباط گاز و ماده تا ریک نهفقط به تحلیلهای آینده کیهانشناسی کمک میکند، بلکه به فهم ما از شکلگیری و تحول که کشانها نیز کمک میکند. این مقاله قطعهای کلیدی به مجموعهای روبهرشد از مطالعات میافزاید که در تلاشاند پیچیدگیهای گاز کیهانی را در عصر تحقیقات بزرگ کیهانی رمزگشایی کنند.

این پژوهش برای انتشار در مجله ارسال شده و هماکنون در پایگاه در دسترس است.