دانشمندان برای رمزگشایی از اسرار ماده تاریک، «دوقلو‌های راه شیری» خلق کردند

به گزارش مجله خبری نگار، یک تیم تحقیقاتی آمریکایی به رهبری کیهان‌شناس ورا گلوشچویچ از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، پروژه‌ای در مقیاس بزرگ برای مدل‌سازی کهکشان راه شیری بر روی یک ابررایانه ارائه داده‌اند - با هدف نزدیک‌تر شدن به رمزگشایی از یکی از بزرگترین اسرار کیهانی: ماهیت ماده تاریک. اعتقاد بر این است که این ماده نامرئی حدود ۸۵٪ از کل ماده موجود در جهان را تشکیل می‌دهد. این کار در مجله اخترفیزیک (AstroJournal) منتشر شده است.

این پروژه که COZMIC (شبیه‌سازی‌های بزرگنمایی کیهانی با شرایط اولیه فراتر از ماده تاریک سرد) نام دارد، برای اولین بار امکان مدل‌سازی تولد و تکامل کهکشان‌هایی مانند کهکشان ما را فراهم می‌کند و سناریو‌های مختلفی از نحوه تعامل ماده تاریک با یکدیگر و با ماده معمولی را در نظر می‌گیرد.

ماده تاریک نوری ساطع نمی‌کند و با تابش الکترومغناطیسی برهمکنش ندارد، بنابراین نمی‌توان آن را مستقیماً تشخیص داد. دانشمندان آن را به طور غیرمستقیم، با بررسی چگونگی تأثیر آن بر حرکت و شکل کهکشان‌ها، مطالعه می‌کنند. به عنوان مثال، کهکشان‌ها آنقدر سریع می‌چرخند که اگر «نیروی نامرئی» آنها را در کنار هم نگه نمی‌داشت، از هم می‌پاشیدند.

تیم COZMIC با استفاده از ابررایانه‌ها، شبیه‌سازی‌هایی را اجرا کرد که سناریو‌های فیزیکی جدیدی را فراتر از مدل کلاسیک ماده تاریک «سرد» معرفی می‌کرد. این شبیه‌سازی‌ها، کهکشان‌های دوقلویی را تولید کردند که نشان می‌دهند چگونه ساختار جهان بسته به خواص ماده تاریک تغییر می‌کند.

دانشمندان چندین مدل فرضی را برای چگونگی رفتار ماده تاریک در نظر گرفته‌اند. مدل توپ بیلیارد نشان می‌دهد که ذرات ماده تاریک در جهان اولیه، مانند توپ‌های بیلیارد، با پروتون‌ها برخورد می‌کنند. این امر ساختار‌های کوچک‌مقیاس را هموار می‌کند و می‌تواند توضیح دهد که چرا کهکشان راه شیری کهکشان‌های ماهواره‌ای کمتری نسبت به مدل‌های قدیمی‌تر دارد. مدل بخش مختلط نشان می‌دهد که برخی از ذرات ماده تاریک با ماده معمولی تعامل دارند و برخی ندارند، در حالی که مدل ماده تاریک خود-تعاملی نشان می‌دهد که ذرات ماده تاریک هم در جهان اولیه و هم امروز با یکدیگر تعامل دارند و بر شکل‌گیری کهکشان‌ها در طول تاریخ کیهانی تأثیر می‌گذارند.

گلوشچویچ خاطرنشان کرد: «بالاخره می‌توانیم این سؤال را بپرسیم: کدام نسخه از جهان هستی بیشترین شباهت را به جهان ما دارد؟»

نتایج COZMIC فصل جدیدی را در کیهان‌شناسی می‌گشاید و درک بشر را از آنچه که در واقع اکثریت قریب به اتفاق ماده در جهان را تشکیل می‌دهد - و اینکه چگونه بر هر آنچه در آسمان می‌بینیم تأثیر می‌گذارد - افزایش می‌دهد.

گام بعدی این تیم، مقایسه داده‌های شبیه‌سازی با مشاهدات واقعی برای شناسایی نشانه‌های منحصر‌به‌فرد از برهمکنش‌های ماده تاریک در ساختار کهکشان‌ها است.

پیش از این، دانشمندان با استفاده از تلسکوپ به گذشته‌ی ۱۳ میلیارد سال پیش نگاه می‌کردند.