آیا این درست است که تلسکوپ های ناسا برای اولین بار ماده تاریک را “دید” کرد؟

ماده تاریک یکی از مرموزترین و در عین حال مهم ترین پدیده های نجوم است که دهه ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. اخیراً محققان دانشگاه توکیو اعلام کردند که در این زمینه به پیشرفتی دست یافته اند، اما برخی از دانشمندان هنوز در نتیجه گیری آنها تردید دارند. پورتال livescience.com می گوید چرا.

تلسکوپ فرمی ناسا که در مطالعه نور در طیف پرانرژی تخصص دارد، انتشار ذرات مرتبط با ماده تاریک را در مرکز کهکشان راه شیری شناسایی کرده است. این نظر نویسندگان یک کار علمی از دانشگاه توکیو است که در مجله کیهان شناسی و فیزیک اخترشناسی منتشر شده است. اگرچه این اولین اعلان بزرگی نیست که با فرمی انجام می شود، اما اگر نویسندگان این اثر درست گفته باشند، این اولین بار است که ماده تاریک در تاریخ بشر مشاهده می شود.

برای زمینه، ماده تاریک ماده ای است که کارشناسان معتقدند اکثریت ماده در جهان را تشکیل می دهد. امروزه تنها با تأثیر گرانشی آن بر اجسام دیگر قابل ردیابی است. به عنوان مثال، در سال 1933، ستاره شناس سوئیسی، فریتز زویکی، در یک تک نگاری ادعا کرد که کهکشان های دورتر سریعتر از محاسبات پیش بینی شده در اطراف یکدیگر حرکت می کنند، زیرا پیش بینی های ریاضی فقط بر اساس ماده مرئی است که از طریق تلسکوپ قابل مشاهده است. بنابراین مقصر به احتمال زیاد ماده تاریک است که نور ساطع نمی کند.

نظریه های مختلفی در مورد ماده تاریک وجود داشته است، اما امروزه بیشتر ستاره شناسان تمایل دارند بر این باورند که این ماده از ذرات زیر اتمی تشکیل شده است. بنابراین، کار دانشمندان توکیو بر روی یک فرضیه رایج متمرکز است – ذرات بزرگ با تعامل ضعیف یا WIMP.

WIMP فراتر از مدل استاندارد فیزیک ذرات است، که با موفقیت نشان می دهد که چگونه ذرات بنیادی ماده با یکدیگر تعامل دارند. مشکل این است که این مدل وجود یا گرانش ماده تاریک را در نظر نمی گیرد. WIMP ها سنگین تر از پروتون ها هستند و برهمکنش کمی با دیگر انواع ماده دارند، اما وقتی دو ذره با هم برخورد می کنند، یکدیگر را از بین می برند و انرژی را به ذرات دیگر از جمله فوتون های پرتو گاما آزاد می کنند.

برای جستجوی پرتوهای گاما مرتبط با برخورد WIMP، بسیاری از محققان بر روی خوشه های ماده تاریک، مانند مرکز کهکشان راه شیری، تمرکز کرده اند. داده‌های جمع‌آوری‌شده در طول 15 سال مشاهدات از طریق تلسکوپ فرمی نشان می‌دهد که پرتوهای گاما ساختاری هاله‌مانند شبیه به آنچه یک هاله ماده تاریک خواهد داشت، تشکیل می‌دهند. علاوه بر این، این پرتوها بسیار پرانرژی هستند – یکی دیگر از ویژگی های مشخصه برخورد WIMP های احتمالی.

اما منتقدان این کار خاطرنشان می‌کنند که سیگنال تنها در صورتی ظاهر می‌شود که پس‌زمینه حذف شود – یعنی هر منبع فوتون‌های پرانرژی ساطع شده از کهکشان راه شیری، از جمله مرکز و دیسک کهکشان. مقدار معینی از انرژی نیز از حباب های فرمی ساطع می شود – دو منطقه غول پیکر از گاز و پرتوهای کیهانی که بر فراز کهکشان راه شیری آویزان هستند.

تحقیقاتی که در مورد منابع انرژی در کهکشان راه شیری مطالعه می‌کنند باید این نویز پس‌زمینه را در نظر بگیرند و آن را کم کنند تا سیگنال واقعی را بیابند. ناگفته نماند که سیگنال می تواند به نوع ذره ماده تاریک – جرم، خواص اساسی و برهمکنش های آن نیز بستگی داشته باشد.

با این حال، اخترشناسان توکیو مطمئن هستند که، علیرغم تردیدهای منطقی، کشف آنها می تواند فوق العاده باشد. نه تنها برای آینده رصدهای نجومی، بلکه مستقیماً برای مدل‌سازی ماده تاریک.