مطالعه‌ای بی سابقه در مورد انباشت ماده تاریک به اندازه هسته یک کهکشان

اخترفیزیکدانان ژاپنی برای اولین بار ساختار، خواص و میزان انباشت محدود ماده تاریک را که از نظر اندازه با هسته کهکشان راه شیری قابل مقایسه است، مورد مطالعه قرار داده‌اند. سرویس مطبوعاتی مؤسسه ملی علوم طبیعی ژاپن اعلام کرده است که نتایج به دست آمده تعداد تئوری‌هایی را که ماهیت این ماده نامرئی را توصیف می‌کنند، کاهش داده است.

در بیانیه‌ای که توسط سرویس مطبوعاتی مؤسسه ژاپن منتشر شد، آمده است:

عدسی‌های گرانشی ایجاد شده توسط گروهی از کهکشان‌های صورت فلکی برج ثور، برای اولین بار فرصتی را در اختیار دانشمندان قرار داد تا نوسانات انتشار ماده تاریک را با دقت بسیار زیاد، در مقیاس‌هایی حدود ۳۰ هزار سال نوری رصد کنند. نتایج این اندازه گیری‌ها با پیش بینی‌های نظریه مطابقت دارد.

این نتیجه توسط گروهی از اخترفیزیکدانان ژاپنی به سرپرستی Kaiki Inoue، استاد دانشگاه کیندای، در جریان مشاهدات تشعشعات اختروش MG J ۰۴۱۴+۰۵۳۴، یک کهکشان باستانی درخشان در فاصله ۱۱.۲ میلیارد سال نوری از زمین به دست آمد.

دانشمندان گفتند که تشعشعات این اختروش در مسیر خود به زمین از طریق اقیانوس به طور همزمان به چهار کهکشان یا خوشه‌های آن‌ها می‌رسد که گرانش آن‌ها خم می‌شود و نور ساطع شده توسط MG J ۰۴۱۴+۰۵۳۴ را تشدید می‌کند. محققان از این ویژگی که به عنوان «عدسی گرانشی» شناخته می‌شود، برای بررسی چگونگی تأثیر توده‌های نسبتاً کوچک ماده تاریک بر شار تابش کهکشان استفاده کردند.

دانشمندان تصاویر دقیقی از اختروش MG J ۰۴۱۴+۰۵۳۴ با استفاده از تلسکوپ ALMA به دست آوردند و طیف گسیلی اختروش را در مناطق مختلف این تصاویر مقایسه کردند که دانشمندان را قادر ساخت تا نقشه‌ای را از انباشت محدود ماده تاریک که تشعشعات MG J ۰۴۱۴+۰۵۳۴ با آن مواجه شده است، ترسیم کنند.

اندازه‌های آن‌ها به‌عنوان لخته‌هایی با جرم نامرئی و همچنین توزیع آن‌ها و برخی ویژگی‌های دیگر، عموماً با نتایج محاسبات مبتنی بر تئوری عمومی پذیرفته شده مطابقت داشت که فرض می‌کند ماده تاریک از WIMP‌های بسیار سنگین و ضعیف با تعامل ضعیف یا ذرات بسیار سبک تشکیل شده است. اخترفیزیکدانان به این نتیجه رسیدند که این امر فهرستی از نظریه‌های جایگزین را که به درستی داده‌های موجود در مورد توزیع ماده تاریک در سراسر جهان را توصیف می‌کند، محدود می‌کند.

ستاره شناسان مدت‌ها است که تصور می‌کردند جهان از ماده مرئی تشکیل شده است که اساس همه ستارگان، سحابی ها، کهکشان ها، تجمع غبار و سیارات را تشکیل می‌دهد. هنگامی که دانشمندان برای اولین بار سرعت چرخش ستارگان را در محیط و نواحی مرکزی کهکشان‌های مجاور به دقت اندازه گیری کردند، دریافتند که ستارگان لبه کهکشان‌ها حدود ده برابر سریعتر از پیش بینی تئوری حرکت می‌کنند.

اخترشناسان اکنون بر این باورند که سرعت چرخش غیر طبیعی ستارگان به دور مراکز کهکشان‌ها ارتباطی با حضور ماده تاریک دارد، ماده‌ای اسرارآمیز که حدود ۷۵ درصد از کل جرم موجود در کیهان را تشکیل می‌دهد. در طول چند دهه گذشته، اخترشناسان تلاش کرده‌اند تا ردپایی از وجود آن‌ها را شناسایی کرده و خواص ذرات آن‌ها را اندازه‌گیری کنند که تا کنون امکان‌پذیر نبوده است.