فهرست مطالب
محققان دانشگاه توکیو با تحلیل پرتوهای گاما در مرکز کهکشان راه شیری شواهد مستقیم احتمالی از ماده تاریک را کشف کردهاند.
به گزارش سرویس علمی تکناک، ماده تاریک از دیرباز به عنوان شبحی اسرارآمیز در کیهان شناخته شده و وجود آن تنها از طریق تاثیرات گرانشی آن بر کهکشانهای مرئی تایید شده است. اکنون این دانشمندان اعلام کردهاند که ممکن است برای نخستین بار شواهد «مستقیم» ماده تاریک را به دست آورده باشند.
این مشاهدات از دادههای تلسکوپ فضایی پرتوهای گاما فرمی ناسا به دست آمده، ماهوارهای که به طور ویژه برای ردیابی پرانرژیترین نور کیهان طراحی شده است. جالب اینکه پرتوهای گامای مشاهدهشده کاملا با پیشبینیهای مدل نابودسازی ذرات نظری ماده تاریک همخوانی دارند. پروفسور تومونوری توتانی از بخش اخترشناسی دانشگاه توکیو اعلام کرد: «اگر صحت این مشاهدات تایید شود، این نخستین بار خواهد بود که انسان ماده تاریک را میبیند.»
حتما بخوانید: شبکه کوانتومی می تواند راز ماده تاریک را فاش کند
بیشتر بخوانید: این دو نظریه انقلابی ممکن است راز ماده تاریک را فاش کند
ارتباط بین پرتوهای گاما و ماده تاریک
برای فهم دقیقتر این مطالعه جدید، ابتدا کمی به گذشته بازمیگردیم. مفهوم ماده تاریک به اوایل دهه ۱۹۳۰ بازمیگردد، زمانی که فریتس زویکی، اخترشناس سوئیسی مشاهده کرد که کهکشانهای خوشه کُما با سرعتی بیش از حد حرکت میکنند و جرم مرئی کافی برای نگه داشتن آنها وجود ندارد. او پیشنهاد کرد که نوعی «ماده تاریک» (Dunkle Materie) مانند یک داربست نامرئی، نیروی گرانشی لازم را برای حفظ انسجام کهکشانها فراهم میکند. سالها بعد، دانشمندان وجود ماده تاریک را پذیرفتند و تخمین زدند که حدود ۸۵ درصد جرم جهان را تشکیل میدهد، اما شواهد مستقیم هنوز در دسترس نبود.
ماده تاریک قابل مشاهده مستقیم نیست، چرا که با نور تعامل ندارد؛ نه آن را جذب میکند، نه بازتاب میدهد و نه تابش میکند. فرضیه رایج میگوید که ماده تاریک از ذرات سنگین ضعیفالتفاعل (WIMP) تشکیل شده است؛ برخورد دو ذره WIMP باعث نابودی متقابل آنها و تولید ذرات دیگر از جمله فوتونهای پرانرژی گاما میشود. تیم تحقیقاتی در این مطالعه، مرکز کهکشان راه شیری را هدف قرار داد، جایی که انتظار میرود ماده تاریک در آن به شدت متمرکز باشد. تحلیل دادهها نشان داد که انفجاری غیرمنتظره از نور پرانرژی مشاهده شده است؛ به طور مشخص، پرتوهای گامای با انرژی فوتون ۲۰ گیگاالکترونولت از هسته کهکشان ساطع شدهاند. تومونوری توتانی بیان کرد: «ما پرتوهای گامای با انرژی فوقالعاده زیاد را شناسایی کردیم، که در ساختاری شبیه هاله به سوی مرکز کهکشان راه شیری گسترش یافته است و بخش انتشار پرتوهای گاما به طور دقیق با شکل مورد انتظار هاله ماده تاریک مطابقت دارد.»
مطلب پیشنهادی: ماده تاریک بیشتر شبیه موج است تا ذره
به مدارک بیشتری نیاز داریم
طیف انرژی شناساییشده با پیشبینی نظری برای نابودی ذرات WIMP مطابقت دارد و نشان میدهد که جرم این ذرات تقریبا ۵۰۰ برابر پروتون است؛ این یک «اثر انگشت» دقیق برای آنها محسوب میشود. همچنین محققان تاکید کردند که این الگوی تابش خاص بهسادگی با سایر پدیدههای نجومی مانند ابرنواخترها یا تپاخترهای سریع قابل توضیح نیست و بنابراین دادهها «نشانهای قوی از انتشار پرتوهای گاما از ماده تاریک» به حساب میآیند. توتانی عنوان کرد: «ماده تاریک ذرهای جدید است که در مدل استاندارد فیزیک ذرات جای ندارد و این تحولی بزرگ در عرصه نجوم و فیزیک است.» جامعه علمی با هیجان اما با احتیاط واکنش نشان داده است و یافتهها وارد مرحله بررسی دقیق میشوند؛ گروههای تحقیقاتی دیگر باید تحلیلهای مستقلی انجام دهند تا سیگنالها تایید شوند. خود توتانی نیز تاکید کرد که برای اعتبارسنجی نتایج، دادههای بیشتری لازم است و شواهد تکمیلی میتواند از طریق رصد همان پرتوهای گامای ۲۰ گیگاالکترونولت در سایر مناطق غنی از ماده تاریک، مانند کهکشانهای کوتوله پیرامون راه شیری به دست آید. به این ترتیب، به نظر میرسد بزرگترین راز کیهان سرانجام در حال آشکار شدن است.
یافتهها در ۲۵ نوامبر در مجله Journal of Cosmology and Astroparticle Physics منتشر شد.
