آیا تلسکوپ‌ها تنها راه کشف ماده تاریک هستند؟

پنج‌شنبه ۲۵ فروردین ۱۴۰۱ - ۱۷:۰۰
مطالعه 13 دقیقه
درصورتی‌که ماده‌ی نامرئی تاریک هرگز در ابزارها یا شتاب‌دهنده‌های ذرات ظاهر نشود باید در فضا به جست‌وجوی آن بپردازیم.
تبلیغات

فکر می‌کنید معمای ماده تاریک چگونه حل می‌شود؟ ورا سی روبین این سؤال را از یک دانشجوی دکترا پرسید. او ستاره‌شناسی مشهور است که به خاطر کشف اولین شواهد مربوط به وجود ماده تاریک برنده‌ی مدال ملی علم شد. میراث روبین به دهه‌ی ۱۹۶۰ بازمی‌گردد؛ زمانی که با بررسی ستاره‌های داخل کهکشان‌ها به نتیجه‌ای عجیب رسید: ستاره‌های دامنه‌ی بیرونی کهکشان‌ها سریع‌تر حرکت می‌کردند، درنتیجه گویی ماده‌ای نامرئی بر کشش گرانشی آن‌ها تأثیر می‌گذاشت. یافته‌های پژوهش روبین انعکاسی از بررسی‌های خوشه‌ی ستاره‌ای فریتز زویکی در اوایل دهه‌ی ۱۹۳۰ بود که نتیجه‌ی آن وجود Dunkle Materie واژه‌ی آلمانی ماده تاریک بود.

روبین و ستاره‌شناس دیگری به نام کنت فورد در دهه‌ی ۱۹۷۰، داده‌هایی سازگار با نتیجه‌ی زویکی را منتشر کردند و در دهه‌ی ۱۹۸۰ جمع کثیری از جامعه‌ی فیزیکی بر سر مسئله‌ی ماده تاریک به توافق رسیدند. بخش زیادی از تلاش‌های ردیابی ماده تاریک در آزمایشگاه در سه دسته‌ی عمده قرار می‌گیرند. آزمایش‌های اکتشاف مستقیم به‌دنبال شواهدی از برهم‌کنش ذرات ماده تاریک با ذرات ماده‌ی عادی برای مثال عنصر زنون می‌روند و برای این کار از نیروهای بنیادی غیرگرانشی مثل نیروی ضعیف و همچنین نیروهای جدید فرضی استفاده می‌کنند.

آزمایش‌های شتاب‌دهنده‌ ازجمله‌ شتاب‌دهنده‌ی بزرگ ذرات در نزدیکی ژنو، رویکردی متفاوت را در پیش می‌گیرند. در این آزمایش‌ها دو ذره‌ی معمولی به امید تولید ذرات ماده تاریک با یکدیگر برخورد می‌کنند. در عین حال آزمایش‌های «کشف غیرمستقیم» به جست‌وجوی شواهدی برای برهم‌کنش ماده تاریک با خود می‌روند که حاصل برخورد ذرات مرئی هستند.

شتاب دهنده بزرگ ذرات

برخورددهنده هادرونی بزرگ.

تاکنون هیچ‌کدام از روش‌های فوق به شواهدی درباره‌ی ماهیت ماده تاریک نرسیده‌اند. هنوز نمی‌دانیم آیا ماده تاریک می‌تواند فراتر از گرانش با ماده‌ی معمولی برهم‌کنش داشته باشد یا خیر. همچنین ممکن است تولید آن در شتاب‌دهنده‌های کنونی یا کشف آن در آزمایش‌ها غیرممکن باشد. به‌همین‌دلیل،، رصدهای نجومی بهترین راه هستند. این رصدها امکان بررسی آثار ماده تاریک بر محیط اطراف مثل ستاره‌های نوترونی را می‌دهند. تولید این آثار در زمین غیرممکن است. علاوه بر این چنین جست‌وجوهایی به بررسی رفتار ماده تاریک در شرایط گرانش در موقعیت‌های مختلف می‌پردازند.

با وجود وعده‌های رصد تلسکوپی، گاهی بررسی ماده تاریک بین دو حوزه‌ی رصد نجومی و جوامع فیزیکی قرار می‌گیرد. فیزیکدان‌ها بر شتاب‌دهنده‌ها و آزمایشگاه‌ها تأکید می‌کنند و همیشه ارتباط خود با پژوهش‌های اخترفیزیکی را اولویت‌بندی نمی‌کنند. درحالی‌که ستاره‌شناس‌ها تمایل دارند ماده تاریک را از حوزه‌ی فیزیک ذرات حذف کنند. این عدم انسجام مفاهیمی را برای سرمایه‌گذاران دارد که در سال ۲۰۲۲ فرصت تغییر آن را داریم.

آغاز دهه‌ی ۲۰۲۰، آغازی برای فرآیندی مهم به نام اقدام برنامه‌ریزی انجمن فیزیک ذرات Snowmass بود. این پروژه که تقریباً در هر دهه یک بار انجام می‌شود، فیزیکدان‌ها را گرد هم می‌آورد تا درباره‌ی پروژه‌های علمی خود صحبت کنند و اولویت‌هایی را برای آن‌ها مشخص می‌کند. برای اولین بار، کاوش‌های کیهانی ماده تاریک یکی از مباحث برجسته‌ای هستند که در نظر گرفته می‌شوند. گرچه اسنومس، توصیه‌های سیاست‌گذاری را ارائه نمی‌کند قطعاً نشان می‌دهد در هر مرحله از سلسله‌مراتب سازمانی تصمیم‌هایی درباره‌ی اولویت پروژه‌ها اتخاذ خواهند شد.

جهانی از کاندیدهای ماده تاریک

هنوز نکات زیادی برای آموختن درباره‌ی ماده تاریک وجود دارد، اما می‌دانیم راه زیادی را از زمان پژوهش روبین در دهه‌‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ آمده‌ایم. حالا شواهد خوبی داریم که نشان می‌دهند هر کهکشان در حباب ماده تاریکی خود به نام هاله‌ی ماده تاریک ساکن شده است که فراتر از بخش مرئی کهکشان توسعه پیدا می‌کند. مقدار ماده تاریک در این منظومه‌های هاله‌ی کهکشانی فراتر از ماده‌ی موجود در ستاره‌ها و سیاره‌ها و گازها است. به بیان دیگر، کل ذراتی که می‌توانیم در آزمایشگاه‌ها و شتاب‌دهنده‌ها پیدا کنیم (که در مجموع با عنوان مدل استاندارد فیزیک ذرات شناخته می‌شوند)، تنها ۲۰ درصد از مواد گرانشی جهان را تشکیل می‌دهند. اگر انرژی تاریک را هم در نظر بگیریم و این حقیقت که انرژی و ماده تاریک هم‌ارز هستند، تنها چهار درصد از کیهان را درک کرده‌ایم. مدل استاندارد دستاوردی شگفت‌انگیز و به‌شدت ناقص است. درنتیجه به ذره‌ یا ذراتی جدید برای حل معمای ماده تاریک نیاز داریم.

خوشه گلوله

خوشه‌ی گلوله: رصدهای تلسکوپ فضایی پرتوی ایکس چاندرای ناسا موقعیت ماده‌ی معمولی (رنگ صورتی) را در حین برخورد دو خوشه‌ی کهکشانی نمایش می‌دهد. بررسی‌های لنز گرانشی نشان می‌دهند که توده‌ی جرمی (رنگ آبی) از ماده‌ی معمولی جدا است و شواهدی قوی مبنی بر وجود ماده تاریک را نشان می‌دهد.

فیزیکدان‌ها امروزه به طبقه‌بندی مشخصی از کاندیدهای ماده تاریک رسیده‌اند. اغلب دانشمندان کاندید «ماده تاریک سرد» را مطلوب می‌دانند؛ ماده تاریک سرد دارای ذراتی است که با سرعت نسبتاً آهسته حرکت می‌کنند. درنتیجه در سرعت‌های غیرنسبیتی بسیار آهسته‌تر از نور هستند. یکی از مدل‌های کلاسیک در دسته‌ی ماده تاریک سرد، مدل WIMP (ذره‌ی کلان‌جرم با برهم‌کنش ضعیف) است. دانشمندان فرض می‌کنند WIMP-ها به صورت طبیعی در جهان آغازین تشکیل شده‌اند و ازطریق نیروی ضعیف برهم‌کنش یکسانی با ماده‌ی معمولی دارند. محبوب‌ترین مدل‌های WIMP در گروه ذراتی به نام فرمیون‌ها قرار می‌گیرند؛ گروهی که شامل الکترون‌ها و کوارک‌ها است.

WIMP-ها به‌ویژه در ایالات متحده، مدت‌ها از محبوب‌ترین کاندیدهای ماده تاریک بودند؛ اما نظر‌ها در سال‌های اخیر تغییر کردند چراکه شواهد وجود WIMP-ها در شتاب‌دهنده‌ی بزرگ ذرات یا در هرگونه آزمایش کشف مستقیم و غیرمستقیم رد شدند. اخیراً انجمن فیزیک ذرات به کاندید فرضی دیگری برای ماده تاریک علاقه‌مند شده است: آکسیون. آکسیون‌ها دارای جرم‌های کمتری نسبت به WIMP-ها هستند و از نوع فرمیون نیستند. بلکه این ذرات به دسته‌ای از ذرات به نام بوزون تعلق دارند. این دسته فوتون‌ها یا ذرات نور را هم در برمی‌گیرد. آکسیون‌ها ماهیت اساسا متفاوتی با WIMP-ها دارند و احتمال‌هایی را درباره‌ی ساختار‌های تشکیل‌دهنده‌شان مطرح می‌کنند.

جایگزین‌های جذاب WIMP

حالا این پرسش مطرح می‌شود: آیا آکسیون‌ها می‌توانند وضعیت عجیب در فیزیک ذرات به نام چگالش بوز - اینشتین را تشکیل دهند؟ این احتمال از تفاوت بنیادی بین بوزون‌ها و فرمیون‌ها سرچشمه می‌گیرد. فرمیون‌ها تابع اصل عدم شمول پاولی هستند؛ یعنی دو فرمیون نمی‌توانند وضعیت کوانتومی یکسانی را داشته باشند. این قانون نشان می‌دهد چرا اوربیتال‌های الکترونی در شیمی می‌توانند بسیار پیچیده شوند؛ زیرا الکترون‌هایی که در مدار یک اتم قرار دارند نمی‌توانند وضعیت کوانتومی یکسانی را اشغال کنند بلکه باید در الگوهایی به نام اوربیتال پراکنده شوند که دارای انرژی متفاوتی هستند.

از سوی دیگر، آکسیون‌ها می‌توانند در یک وضعیت کوانتومی سهیم باشند. این یعنی وقتی آن‌ها را به اندازه‌ی کافی گرم می‌کنیم وارد وضعیت یکسان انرژی پائین می‌شوند و مانند ابرذره‌ی موسوم به چگالش بوز - اینشتین رفتار می‌کنند. احتمال وقوع این فرایند در فضا کاملاً هیجان‌انگیز است. آکسیون‌ها در دهه‌ی ۱۹۷۰ توسط فرانک ویلزک، راهنمای دکترای هرتزبرگ در MIT پیشنهاد شد. او از مدل پیشنهادی هلن کین و نظریه‌ی روبرتو پچی، به ذره‌ای رسید که آن را براساس برند پودر لباسشویی، آکسیون نام‌گذاری کرد. آکسیون از تعمیم نظریه‌ی پچی - کین به نظریه‌ی کرومودینامیک کوانتومی (QCD) سرچشمه می‌گیرد که یکی از چهار نیروی طبیعت موسوم به نیروی قوی را توصیف می‌کند. گرچه QCD مدلی بسیار موفق است، پدیده‌ای را پیش‌بینی می‌کند که تاکنون موفق به رصد آن نشده‌ایم. پژوهش پچی و کین این مسئله را حل می‌کند و در عین حال مکانیزمی را برای تولید ماده تاریک ارائه می‌دهد.

هیچ‌کدام از نظریه‌های ماده تاریک تاکنون اثبات نشده‌اند

اما ایده‌ی دیگری به نام نظریه‌ی ریسمان هم مجموعه‌هایی از ذرات دارای ساختار ریاضی مشابه موسوم به آکسیون اصلی را ارائه می‌کند؛ این ذرات شبه آکسیون هم نامیده می‌شوند. براساس انتظار آکسیون QCD چندین مرتبه از الکترون سبک‌تر است. اما دسته‌ی بزرگ‌تر آکسیون‌های نظریه‌ی ریسمان می‌توانند بسیار سبک‌تر باشند. پیر سیکیوی، فیزیکدان برجسته‌ی دانشگاه فلوریدا نشان می‌دهد که آکسیون‌های QCD، تراکم‌های بزرگی را در جهان آغازین تشکیل می‌دهند. محاسبات او نشان می‌دهند این تراکم‌ها به هاله‌های کهکشانی حلقه‌مانند تبدیل می‌شوند تا هاله‌های بیضوی؛ نتیجه‌ای که اغلب ستاره‌شناسان انتظارش را دارند و مدل‌های WIMP آن را پیش‌بینی می‌کنند. در این صورت می‌توان با نگاه کردن به شکل‌های هاله گفت ماده تاریک از چه چیزی تشکیل شده است.

سیاهچاله‌های آغازین

سیاه‌چاله‌های آغازین از فرضیه‌های محبوب ماده تاریک هستند.

اما گروهی از دانشمندان با بررسی پیش‌بینی سیکیوی به نتیجه‌ی کاملاً متفاوتی رسیدند. گرچه همه توافق دارند که چگالش‌های آکسیونی بوز - اینشتینی در جهان آغازین تشکیل شده‌اند، این چگالش‌ها حتی از سیارک‌ها کوچک‌تر بوده‌اند. همچنین هیچ نشانه‌ای از آن‌ها در جهان فعلی یا نوع ساختارهای آکسیونی احتمالی در میلیاردها سال آینده وجود ندارد. با مدلسازی بهتر می‌توانیم به چگونگی تبدیل چگالش‌های کوچک در ابعاد سیارکی به هاله‌های ماده تاریک کهکشانی پی ببریم اما این کار از نظر محاسباتی یک چالش است.

از طرفی گروهی دیگر از دانشمندان به مفاهیم جذاب ذرات شبه آکسیونی پرداختند. تیمی به رهبری سایو شایو از دانشگاه ملی تایوان، شبیه‌سازی‌های کامپیوتری ذرات شبه آکسیونی را منتشر کردند که به آن‌ها «آکسیون‌های فراسبک» یا «ماده تاریک فازی» هم گفته می‌شود. علت نام‌گذاری این ذره‌ها جرم بسیار کم بود. همچنین رفتار آن‌ها بیشتر به امواج محو شباهت دارد. آن‌ها نشان دادند که این ذرات می‌توانند هاله‌های موج‌مانند ماده تاریک را تشکیل دهند که چگالش‌های بوز - اینشتینی در مرکز آن‌ها قرار دارند.

مقاله‌ی اس شایو، زمینه‌ساز موج علاقه‌ی جدیدی به آکسیون‌های فراسبک شد و امید به کشف علائم ساختارهای هاله‌ای موج‌مانند را افزایش داد. امروزه آکسیون‌ها و ذرات آکسیون‌مانند در کنار WIMP-ها به‌عنوان بهترین حدسیات بشر در درک ماهیت ماده تاریک درنظر گرفته می‌شوند. دسته‌ی دیگری که محبوبیت زیادی پیدا کرده است مدلی به نام ماده تاریک خودبرهم‌کنشی (SIDM) است. براساس این مدل، ذرات ماده تاریک فرمیونی وجود دارند که با خود واکنش می‌دهند. این خودکنش‌ها منجر به ایجاد شکل‌ها و ساختارهای جذابی در یک هاله می‌شوند. پیش‌بینی این ساختارها دشوار است و به جرم و دیگر ویژگی‌های ذرات بستگی دارد. از طرفی آکسیون‌ها هم می‌توانند با خود واکنش دهند گرچه این خودکنش با فرمیون‌ها متفاوت است.

نوترینوها، جایگزینی برای WIMP-ها، آکسیون‌ها و SIDM هستند. گرچه نوترینوهای مدل استاندارد جرم بسیار اندکی دارند و برای توجیه ماده تاریک کافی نیستند، این ذرات واقعی هستند اما کشف آن‌ها دشوار است به‌همین‌دلیل، از نظر کارکردی بخش کوچکی از ماده تاریک را تشکیل می‌دهند که آن را پس‌زمینه‌ی نوترینوی کیهانی می‌نامیم.

علاوه بر این، نوع جدید نوترینو، ذره‌ی همراه نوترینوی مدل استاندارد است که استریل نوترینو نامیده می‌شود. کشف استریل نوترینوها آسان‌تر است زیرا به صورت گرانشی و تنها ازطریق نیروهای مدل استاندارد واکنش می‌دهند. علاوه بر این، شاید بتوان گفت از محبوب‌ترین طرح‌های پیشنهادی بین نظریه‌های ماده تاریک گرم و سرد به شمار می‌روند.

براساس فرضیه‌ای دیگر، جای صرفاً یک ذره‌ی ماده تاریک ممکن است ترکیبی از ذره‌ها وجود داشته باشند. شاید ماده تاریکی ترکیبی از آکسیون‌های اصلی، ذرات‌ آکسیون‌ مانند، WIMP-ها، استریل نوترینوها و SIDM باشد. احتمال دیگر این است که ماده تاریک شامل سیاه‌چاله‌هایی با جرم ستاره‌ای است که در جهان آغازین تشکیل شده‌اند. این گزینه از زمان کشف امواج گرانشی سیاه‌چاله‌ای در سال ۲۰۱۷ به محبوبیت زیادی رسید.

سرنخ‌هایی در آسمان

در علم نجوم می‌توانیم ابزارها را انتخاب کنیم اما نمی‌توانیم به شکل آشکار کهکشان یا فرآیندی ستاره‌ای را طراحی یا رصد کنیم. پدیده‌های کیهانی به ندرت در مقیاس‌های زمانی محدوده‌ی عمر انسان رخ می‌دهند. برای مثال شکل‌گیری کهکشان‌ها چندین میلیارد سال به طول می‌انجامد و فرآیندهای کیهانی که به نشر ذرات ماده‌ تاریک منجر می‌شوند ممکن است ده‌ها تا صدها سال طول بکشند.

در این صورت، کاوش‌های اخترفیزیکی ماده تاریک می‌توانند نکات زیادی را به ما بگویند. برای مثال تلسکوپ فضایی پرتوی گامای فرمی ناسا با بررسی آثار پرتوی گامایی که تنها توسط ماده تاریک تولید می‌شود به سرنخ‌هایی می‌رسد. یا برای مثال طبق پیش‌بینی‌ها، WIMP-ها شرکای پادماده‌ی خود هستند به این صورت که اگر دو WIMP با یکدیگر برخورد کنند یکدیگر را با تماس ماده و پادماده خنثی می‌کنند. این انفجارها بخش زیادی از نورهای پرتوی گاما را آزاد می‌کنند که ماده تاریک در آن‌ها وجود دارد و به‌ویژه در هسته‌ی کهکشان، ماده تاریک بیشترین تراکم را دارد.

در واقع، تلسکوپ فرمی نورهای اضافی گاما را در مرکز کهکشان می‌بیند. این رصدها الهام‌بخش بحث‌های زیادی در میان رصدکنندگان و نظریه‌پردازان بودند. براساس یکی از تفسیرها، این آتش‌بازی‌ها حاصل برخورد ماده تاریک با خود هستند. احتمالی دیگر می‌گوید این سیگنال از ستاره‌ای نوترونی در نزدیکی مرکز راه شیری سرچشمه می‌گیرد که نورهای گاما را در طول عمر خود منتشر می‌کند. برخی از اخترفیزیکدان‌ها توضیحات ستاره‌ی نوترونی را صحیح می‌دانند اما برخی دیگر هم سیگنال ماده تاریک را درست فرض می‌کنند.

ستاره‌های نوترونی

ستاره‌های نوترونی می‌توانند منشأ سیگنال‌های مرکز کهکشان باشند.

عدم توافق، امری عادی است. تریسی اسلایتر و ربکا لین فیزیکدان نشان می‌دهند که توضیحات ماده تاریک قابل درک هستند اما در نهایت تنها تحلیل رصدهای دقیق‌تر جامعه را درباره‌ی ایده‌ی آن‌ها قانع می‌کنند. داده‌های آینده‌ی تلسکوپ فرمی و آزمایش‌های پیشنهادی مثل رصدخانه‌ی AMEGO-X ناسا (کاوشگر رصدخانه‌ی پرتوی گامای انرژی متوسط تمام‌نمای آسمان) پتانسیل حل این بحث‌ها را دارند.

دانشمندان از تلسکوپ فرمی برای جست‌وجوی شواهد آکسیون‌ها هم استفاده کرده‌اند. براساس پیش‌بینی‌ها وقتی آکسیون‌ها با میدان‌های مغناطیسی برخورد کنند، گاهی اوقات به فوتون‌ها تجزیه می‌شوند. درنتیجه دانشمندان امیدوار هستند با رصد مسافت‌های دوردست و مشاهده‌ی چنین نوری بتوانند شواهدی از وجود آکسیون‌ها را پیدا کنند.

ستاره‌های نوترونی که احتمالاً سیگنال آن‌ها از مرکز کهکشان منتشر می‌شود، موقعیت خوبی برای بررسی ماده تاریک هستند. برخی نظریه‌ها نشان می‌دهند این ستاره‌های چرخان متراکم بر اثر برخورد پروتون و نوترون در هسته‌هایشان، آکسیون‌ها را تولید می‌کنند. همچنین شاید بتوانیم آکسیون‌ها را در حین فروپاشی و تجزیه‌ی آن‌ها به فوتون و فرار از ستاره‌ها رصد کنیم؛ زیرا این ذرات براساس الگویی خاص سرد می‌شوند که می‌توان آن را اندازه‌گیری کرد.

بحث پژوهشی دیگر این است که آیا ماده تاریک غیرآکسیونی که در ستاره‌های نوترونی جمع می‌شود بر ساختار ستاره تأثیر می‌گذارد؟ با بررسی تابش زمینه ریزموج کیهانی (CMB) به‌عنوان بهترین مدرکی که تاکنون به دست آمده است، می‌توان بیشتر درباره‌ی ماهیت ماده تاریک اطلاعات کسب کرد. این نور، سیگنالی رادیویی است که در جهان آغازین ریشه دارد و در تمام نقاط اطرافمان پیدا می‌شود. CMB تصویری فوری از لحظات آغازین تاریخچه‌ی کیهان را ارائه می‌دهد و الگوهایی که در فرکانس‌های نوری آن می‌بینیم می‌توانند ترکیب جهان در لحظه‌ی ایجاد آن را توصیف کنند.

از طرفی تنها می‌توان با فرض وجود ماده تاریک، الگوهای موجود در CMB را توصیف کرد زیرا در صورت عدم وجود این ماده، داده‌های CMB معنایی ندارند. الگوی موجود در داده‌ها نشان می‌دهند ماده تاریک چه مقدار از جرم و انرژی کلی را دربر می‌گیرد؛ همچنین می‌توانند جرم‌های احتمالی ذرات ماده تاریک را محدود کنند. در زمان نوشتن این مقاله، پژوهشگرها در حال آماده‌ شدن برای استفاده از مجموعه تلسکوپ‌های صحرای آتاکامای شیلی و قطب جنوب برای رسیدن به دقیق‌ترین اندازه‌گیری‌ها از CMB هستند.

افق پژوهش‌ها

پس از کنفرانس «زنان در نجوم» در سال ۲۰۰۹، روبین و رمان هر دو درگذشتند اما میراث آن‌ها به واسطه‌ی پروژه‌هایشان برای درک بهتر جهان باقی مانده‌اند. تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا در اواسط دهه‌ی ۲۰۲۰ به فضا ارسال خواهد شد و گرچه هدف اصلی آن بررسی انبساط شتاب‌دار کیهان (مسئله انرژی تاریک) و سیاره‌های فراخورشیدی است، دیدگاه‌هایی را هم درباره‌ی ماده تاریک ارائه خواهد داد. در عین حال روی زمین، رصدخانه‌ی ورا سی روبین در صحرای آتاکاما از پژوهش‌های مربوطه از جمله جست‌وجوی ماده تاریک که یکی از اهداف روبین بود، پشتیبانی خواهد کرد.

به بیان دیگر، هنوز داده‌های زیادی برای بررسی در سال‌های آینده وجود دارند. یکی از دلایل این است که تقریباً تمام رصدهای نجومی در مقیاس بزرگ، بازگوکننده‌ی اطلاعاتی درباره‌ی ماده تاریک هستند. برای مثال، گروهی در مکزیک به رهبری آلما ایکس گونزالز مورالس و لویس آرتورو اورنا لوپز نشان دادند که می‌توان از پدیده‌ی لنز گرانشی برای قرار دادن محدودیت بر جرم ماده تاریک استفاده کرد. در پدیده‌ی لنز گرانشی، جرم‌های بزرگ فضازمان را به گونه‌ای خم می‌کنند که مانند آینه رفتار می‌کند. گونزالز مورالس و اورنا لوپز هردو از شرکت‌کنندگان فعال برنامه‌ی پژوهشی میراث فضا زمان رصدخانه‌ی روبین هستند که روی لنزهای گرانشی کار می‌کنند و در گروه ماده تاریک شرکت دارند.

در گروه ماده تاریک، پژوهشگرها درباره‌ی رصدهایی بحث می‌کنند که به اطلاعات دقیقی درباره‌ی هاله‌های ماده تاریک رسیده‌اند و سپس آن‌ها را با شبیه‌سازی‌های کامپیوتری کاندید‌های ماده تاریک مقایسه می‌کنند. به شیوه‌ی مشابهی، بررسی‌های تلسکوپ رومن از ساختارهای عظیم، دیدگاهی را درباره‌ی رفتار ماده تاریک در مقیاس‌های کیهانی فراهم می‌کنند.

در آینده، رصدخانه‌های پیشنهادی پرتوی ایکس از جمله رصدخانه‌ی STROBE-X می‌توانند به پژوهشگرها در رسیدن به نگاهی دقیق از ساختارهای ستاره‌ی نوترونی و بهبود درک آن‌ها از ویژگی‌های احتمالی ماده تاریک کمک کنند. پروژه‌های آینده‌ی پیشنهادی از جمله رصدخانه‌ی پرتوی گامای انرژی متوسط ناسا یا AMEGO (با AMEGO-X اشتباه نگیرید) هم همین کار را در طول موجی متفاوت انجام می‌دهند.

درهمین‌حال، جامعه‌ی نجوم به‌تازگی گزارشی موسوم به نقشه‌ی ده‌ساله‌ی ۲۰۲۰ نجوم و اخترفیزیک را کامل کرده است. این گزارش بر مسئله‌ی ماده تاریک هم تأکید می‌کند اما در عین حال شواهدی قوی برای نقشه‌برداری بهتر از CMB، ابزارهایی برای بررسی ستاره‌های نوترونی و رصدخانه‌های پرتوی ایکس را پیشنهاد می‌دهد؛ سه هدفی که به ما در درک بهتر ماده تاریک کمک می‌کنند.

پژوهش علمی صرفاً به معنی محاسبه، رصد و آزمایش نیست بلکه به همکاری فعال با دیگر افراد از جمله سیاست‌گذاران هم مربوط می‌شود. مقدار پیشرفت هم تا اندازه‌ای به نوع پشتیبانی قانون‌گذاران وابسته است. البته خبر خوب این است که جهانی پر از شگفتی‌ها وجود دارد که ارزش تمام تلاش‌ها را دارد.

تبلیغات
داغ‌ترین مطالب روز

نظرات

تبلیغات