ماده تاریک بیشتر شبیه موج است تا ذره

وقتی به قسمت های خارج از دسترس کهکشان خیره می شویم و درباره منشأ و سرنوشت نهایی آن بیشتر می آموزیم یک قطعه اصلی گم شده از پازل وجود دارد و آن ماده تاریک است.

به گزارش تکناک، علیرغم تشکیل بیشتر جرم کیهان (احتمالا) توسط ماده تاریک، ما نمی دانیم ماده تاریک چیست، اما یک تحلیل جدید از حلقه های انیشتین می تواند ما را کمی نزدیکتر کند.

شکار چیزی که نمی توانید ببینید چالش برانگیز است، اما این ویژگی بارز ماده تاریک است. ماده تاریک نور ساطع نمی کند، منعکس نمی کند و جذب نمی کند. تنها راهی که ما برای استنباط حضور آن می شناسیم، اثر گرانشی آن بر ماده معمولی است. به عنوان مثال، به نظر می رسد کهکشان ها پیله ای از ماده تاریک دارند که آنها را احاطه کرده است.

حتی اگر نتوانیم آن را ببینیم، ماده تاریک باید از چیزی تشکیل شده باشد و دو نامزد پیشرو وجود دارد. دانشمندان حدس می‌زنند که ماده تاریک می‌تواند از ماده‌ای به نام ذرات با برهمکنش ضعیف (WIMP) ساخته شده باشد، یا می‌تواند ذرات سبک‌تری باشد که به نام اکسیون شناخته می‌شوند. دانشمندان دانشگاه هنگ کنگ با مشاهده نحوه تعامل نور با گرانش، ممکن است در تعیین اینکه کدام یک محتمل تر است، پیشرفت کرده باشند.

این کار بر روی عدسی گرانشی متمرکز بود، پدیده‌ای که زمانی دیده می‌شود که اجسام با جرم زیاد بین ناظر (ما) و منبع نور قرار می‌گیرند. این باعث خم شدن نور می‌شود که باعش می شود که ما یک نمای تحریف شده، تکرار شده یا بزرگ‌نمایی شده از آنچه در طرف دیگر عدسی است ببینیم. این پدیده توسط نسبیت عام انیشتین پیش بینی شده است. تیم دانشگاه هنگ کنگ، به رهبری آلفرد امروت، چندین حلقه انیشتین را مشاهده کردند که در آن شیء مشابه در چندین مکان از طریق عدسی گرانشی قابل مشاهده بود.

این مطالعه به طور خاص بر روی HS 0810+2554 متمرکز شد. این عدسی گرانشی که بیش از 20 سال پیش کشف شد و چهار نسخه از یک کهکشان فعال اختروش در سمت دور ایجاد می کند. بر اساس کار نظری، ما معتقدیم که WIMP ها بیشتر شبیه ذرات و آکسیون ها بیشتر شبیه امواج رفتار می کنند. این نتایج به تیم اجازه داد تا مدل‌های رایانه‌ای را برای پیش‌بینی چگونگی تحریف تصویر در صورتی که ماده تاریک از WIMP یا اکسیون تشکیل شده باشد، اجرا کند. پیش‌بینی مبتنی بر WIMP‌ها چندان شبیه واقعیت نبود، اما شبیه‌سازی اکسیون بسیار به واقعیت نزدیک بود.

این نتایج بحث ماده تاریک را نمی بندد، اما راه های جدیدی برای اکتشاف باز می کند. مشاهدات آتی لنزهای گرانشی می تواند به کاهش ویژگی های موج مانند اکسیون ها کمک کند، بنابراین محدوده جرم ممکن را محدود می کند.