تبریز امروز:
نوشته رابرت لی، انتشار در ۲۵ نوامبر ۲۰۲۵
این کشف میتواند نشاندهنده یک پیشرفت بزرگ در نجوم و فیزیک باشد.
نقشه شدت پرتوهای گاما از ناحیهای از صفحه کهکشانی که هاله ماده تاریک را جدا کرده است. (اعتبار تصویر: تومونوری توتانی، دانشگاه توکیو)
دانشمندان ممکن است برای اولین بار، به لطف تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی ناسا، ماده تاریک را «دیده» باشند. اگر این موضوع تأیید شود، این اولین شناسایی مستقیم از مرموزترین ماده جهان خواهد بود.
ماده تاریک برای اولین بار در سال ۱۹۳۳ توسط ستارهشناسی به نام فریتز تسویکی نظریهپردازی شد. او دریافت که کهکشانهای visible خوشه کما، از تأثیر گرانشی لازم برای جلوگیری از متلاشی شدن این خوشه برخوردار نیستند. سپس در دهه ۱۹۷۰، ستارهشناسی به نام ورا روبین و همکارانش دریافتند که لبههای خارجی کهکشانهای مارپیچی با همان سرعت مرکز آنها در حال چرخش هستند. این پدیده تنها در صورتی امکانپذیر است که بخش عمدهای از جرم این کهکشانها در مرکز آن متمرکز نباشد، بلکه به صورت گستردهتری پراکنده شده باشد. البته اینها مشاهدات مستقیم ماده تاریک نیستند، بلکه استنتاجهایی هستند که با استفاده از تعاملات ماده تاریک با گرانش و همچنین تأثیر گرانش بر ماده معمولی و نور انجام شدهاند. با این حال، بر اساس این یافتهها، ستارهشناسان محاسبه کردهاند که تمام کهکشانهای بزرگ درون هالههای عظیمی از ماده تاریک قرار گرفتهاند که فراتر از محدوده ماده مرئی (مانند هالههای ستارهای) گسترش یافتهاند.
تخمین زده میشود که ذرات این ماده مرموز، نسبت به ذرات تشکیلدهنده ماده معمولی، با نسبت پنج به یک برتری دارند. این بدان معناست که همه چیزهایی که ما در زندگی روزمره خود میبینیم - ستارهها، سیارات، قمرها، بدن خودمان، گربه همسایه و غیره - تنها ۱۵ درصد از ماده جهان را تشکیل میدهند و ۸۵ درصد دیگر از آن ماده تاریک است. بر پیچیدگی این راز افزوده میشود زیرا ماده تاریک با تابش الکترومغناطیسی بسیار ضعیف برهمکنش دارد یا اصلاً برهمکنشی ندارد؛ بنابراین نور را منتشر، جذب یا بازتاب نمیدهد. در نتیجه، این ماده در تمام طولموجهای نور اساساً نامرئی است - یا حداقل، ما قبلاً اینطور فکر میکردیم.
یک امکان وجود دارد که میتواند منجر به تولید نور توسط ماده تاریک شود. اگر ذرات ماده تاریک در هنگام برخورد با یکدیگر و برهمکنش، یکدیگر را «نابود» کنند (همانند ماده و پادماده)، در این صورت باید فورانی از ذرات، از جمله فوتونهای پرتو گاما تولید شود. این پرتوها اگرچه برای چشمان ما نامرئی هستند، اما میتوانند توسط تلسکوپهای فضایی حساس پرتو گاما «دیده» شوند. یکی از ذرات نظری «خود-نابودگر» که برای تشکیل ماده تاریک پیشنهاد شده، ذراتی به نام «ذرات سنگین با برهمکنش ضعیف» یا «ویمپها» (WIMPs) هستند.
تیمی از پژوهشگران به رهبری «تومونوری توتانی» از گروه اخترشناسی دانشگاه توکیو، تلسکوپ فضایی فرمی را به سوی مناطق کهکشان راه شیری که ماده تاریک باید در آنجا تجمع یابد - یعنی مرکز کهکشان ما - نشانه رفتند و به دنبال این نشانه مشخص پرتو گاما گشتند.
به نظر آقای توتانی، ما بالاخره آن نشانه را پیدا کردهایم.
نقشه شدت پرتو گاما بدون در نظر گرفتن سایر اجزا به جز هاله، در حدود ۱۰۰ درجه در جهت مرکز کهکشانی. نوار خاکستری مرکزی مربوط به صفحه کهکشانی است که از تحلیل حذف شد تا از تابشهای نجومی قوی اجتناب شود. (اعتبار تصویر: تومونوری توتانی، دانشگاه توکیو)
توتانی میگوید: «ما پرتوهای گامایی با انرژی فوتون ۲۰ گیگاالکترونولت (یا ۲۰ میلیارد الکترونولت، که مقدار بسیار عظیمی از انرژی است) شناسایی کردیم که به صورت ساختاری هالهای به سمت مرکز کهکشان راه شیری گسترده شده است. بخش انتشار پرتو گاما به شکل نزدیکی با شکل مورد انتظار از هاله ماده تاریک مطابقت دارد.»
و این تنها تطابق نزدیک نیست. ویژگی انرژی این پرتوهای گاما به طور نزدیکی با انرژیهای پیشبینیشده حاصل از نابودی ذرات ویپم برخوردکننده مطابقت دارد. پیشبینی میشود که جرم این ذرات حدود ۵۰۰ برابر جرم پروتون (ذرات ماده معمولی در هسته اتمها) باشد. توتانی اشاره میکند که هیچ پدیده نجومی دیگری به راحتی نمیتواند این پرتوهای گامای مشاهدهشده توسط فرمی را توضیح دهد.
او میگوید: «اگر این درست باشد، تا آنجا که من میدانم، این اولین بار خواهد بود که بشر ماده تاریک را 'دیده' است. و مشخص میشود که ماده تاریک یک ذره جدید است که در مدل استاندارد فعلی فیزیک ذرات گنجانده نشده است. این نشاندهنده یک پیشرفت بزرگ در نجوم و فیزیک است.»
اگرچه توتانی مطمئن است که آنچه او و همکارانش شناسایی کردهاند، نشانه نابودی ذرات ویپم ماده تاریک در قلب کهکشان راه شیری است، اما جامعه علمی به طور کلی برای بستن پرونده این راز نزدیک به یک قرنی، به شواهد محکمتری نیاز خواهد داشت.
توتانی افزود: «این ممکن است زمانی محقق شود که دادههای بیشتری جمعآوری شود و اگر چنین شود، شواهد حتی قویتری ارائه خواهد کرد که پرتوهای گاما از ماده تاریک سرچشمه میگیرند.»
پژوهش این تیم روز سهشنبه (۲۵ نوامبر) در «مجله کیهانشناسی و فیزیک ذرات اخترفیزیک» منتشر شد.
رابرت لی
نویسنده ارشد
رابرت لی یک روزنامهنگار علمی در بریتانیا است که مقالاتش در Physics World، New Scientist، Astronomy Magazine، All About Space، Newsweek و ZME Science منتشر شده است. او همچنین در مورد ارتباطات علمی برای الزویر و مجله European Journal of Physics مینویسد. راب دارای مدرک کارشناسی در رشته فیزیک و نجوم از دانشگاه آزاد بریتانیا (Open University) است.
منبع
https://www.space.com/astronomy/dark-universe/scientists-may-have-finally-seen-dark-matter-for-the-1st-time?
