آیا ماده تاریک از همان قوانین فیزیکی‌ای تبعیت می‌کند که ماده قابل مشاهده برای ما از آن تبعیت می‌کند؟! دانشمندان هنوز در تلاشند تا به این پرسش در مورد یکی از بزرگ‌ترین اسرار جهان پاسخ دهند. ماده تاریک، شکل نامرئی و نظری ماده است که نه نور ساطع می‌کند و نه بازتاب می‌دهد و همچنان ذهن محققان را به خود مشغول کرده است.
گروهی متشکل از دانشمندان دانشگاه ژنو (UNIGE) تصمیم گرفتند بررسی کنند که آیا ماده تاریک در بزرگ‌ترین مقیاس‌های کیهان، مانند ماده معمولی رفتار می‌کند یا نیروهای ناشناخته دیگری ممکن است بر آن تأثیر بگذارند.
نتایج این تیم، که در Nature Communications منتشر شده است، حاکی از آن است که ماده تاریک احتمالاً رفتاری مشابه ماده معمولی دارد. با این حال، این مطالعه همچنین جایی برای وجود یک نوع برهم‌کنش (تعامل) هنوز کشف‌نشده باقی می‌گذارد. این پژوهش، دانشمندان را یک گام به درک ماهیت این ماده اسرارآمیز که حدود پنج برابر بیشتر از ماده معمولی، جهان را تشکیل می‌دهد، نزدیک‌تر می‌کند.
نیروهایی که بر جهان حکم می‌رانند!
ماده معمولی تحت تأثیر چهار نیروی بنیادی شناخته‌شده است: گرانش، الکترومغناطیس و نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف که درون اتم‌ها عمل می‌کنند. سؤال بزرگ این است که آیا ماده تاریک، که قابل رؤیت یا آشکارسازی مستقیم نیست، نیز توسط همین نیروها شکل می‌گیرد یا به یک نیروی کاملاً جدید و ناشناخته پاسخ می‌دهد.
برای بررسی این پرسش، محققان نحوه رفتار ماده تاریک در مقیاس کیهانی را مورد بررسی قرار دادند. آن‌ها تمرکز کردند که آیا این ماده، همانند ماده معمولی، در “چاله‌های گرانشی” جهان حرکت می‌کند یا خیر. این چاله‌ها زمانی شکل می‌گیرند که اجرام سماوی عظیم، مانند ستارگان و کهکشان‌ها، تار و پود فضا را خم می‌کنند و مناطقی ایجاد می‌نمایند که ماده را به سمت داخل می‌کشند.
سیارات، ستارگان و کهکشان‌ها طبق اصول تثبیت‌شده فیزیک، از جمله نظریه نسبیت عام اینشتین و معادلات اویلر، درون این چاله‌ها حرکت می‌کنند. تیم تحقیقاتی به دنبال این بود که ببیند آیا ماده تاریک از همان قوانین پیروی می‌کند یا چیز دیگری در کار است.
کامی بونوین، دانشیار گروه فیزیک نظری دانشکده علوم UNIGE و یکی از نویسندگان این مطالعه توضیح می‌دهد:
برای پاسخ به این سؤال، ما سرعت کهکشان‌ها را در سراسر جهان با عمق چاله‌های گرانشی مقایسه کردیم. اگر ماده تاریک تحت تأثیر نیروی پنجم نباشد، آنگاه کهکشان‌ها—که عمدتاً از ماده تاریک ساخته شده‌اند—مانند ماده معمولی، که فقط توسط گرانش هدایت می‌شود، در این چاله‌ها سقوط خواهند کرد. از سوی دیگر، اگر یک نیروی پنجم بر ماده تاریک اثر بگذارد، حرکت کهکشان‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد، و در نتیجه کهکشان‌ها به‌طور متفاوتی در چاله‌ها سقوط می‌کنند. بنابراین، با مقایسه عمق چاله‌ها با سرعت کهکشان‌ها، می‌توانیم وجود چنین نیرویی را بیازماییم.
معادلات اویلر همچنان معتبر هستند!
تیم تحقیقاتی با اعمال این رویکرد بر داده‌های کیهان‌شناسی کنونی، به این نتیجه رسید که ماده تاریک به همان شیوه‌ای که ماده معمولی در چاله‌های گرانشی سقوط می‌کند، رفتار می‌کند و بدین ترتیب از معادلات اویلر تبعیت می‌کند.
ناستاسیا گریم، نویسنده اصلی مطالعه و محقق پسا‌دکترای سابق در گروه فیزیک نظری دانشکده علوم UNIGE که اخیراً به مؤسسه کیهان‌شناسی و گرانش در دانشگاه پورتسموث پیوسته است، می‌گوید:
با این حال، در این مرحله، این نتایج هنوز وجود یک نیروی ناشناخته را رد نمی‌کند. اما اگر چنین نیروی پنجمی وجود داشته باشد، نمی‌تواند از ۷ درصد قدرت گرانش فراتر رود—در غیر این صورت، قبلاً در تحلیل‌های ما ظاهر می‌شد.
این نتایج اولیه، گامی بزرگ به جلو در توصیف ماده تاریک محسوب می‌شود. چالش بعدی این خواهد بود که مشخص شود آیا یک نیروی پنجم آن را کنترل می‌کند یا خیر.
آیزاک توتوسائوس، محقق در ICE-CSIC و IEEC و دانشیار IRAP، رصدخانه میدی-پیرنه، دانشگاه تولوز، و یکی از نویسندگان این مطالعه، نتیجه می‌گیرد:
داده‌های آتی از جدیدترین آزمایش‌ها، مانند LSST و DESI، به نیروهایی با قدرت ۲ درصد گرانش حساس خواهند بود. بنابراین، آن‌ها باید به ما این امکان را بدهند که اطلاعات بیشتری در مورد رفتار ماده تاریک کسب کنیم.
منبع: Scitechdaily
