ماده تاریک و ماده معمولی می‌توانند بدون جاذبه با هم تعامل داشته باشند!

چرا به ماده تاریک (Dark matter)، «تاریک» گفته می‌شود؟ آیا به این دلیل است که نیرویی شوم بوده یا رازهای پنهانی در آن نهفته است که دانشمندان نمی‌خواهند ما بدانیم؟ چنین فرضیات جذابی احتمالاً برای نظریه‌پردازان توطئه جالب خواهند بود، اما به واقعیت نزدیک نیستند.

ماده تاریک این نام را به دلیل عدم تعاملش با نور دریافت کرده است. بنابراین زمانی که نور و ماده تاریک از کنار هم عبور می‌کنند، هیچ اثری بر هم ندارند. به همین دلیل دانشمندان تاکنون نتوانسته‌اند ماده تاریک را تشخیص دهند، زیرا به نور پاسخ نمی‌دهد!

با این حال، ماده تاریک جرم دارد و جرم جاذبه ایجاد می‌کند. این بدان معناست که ماده تاریک می‌تواند بر ماده معمولی تأثیر بگذارد و بالعکس. با این حال، این تعاملات نادر هستند و جاذبه تنها نیروی شناخته‌شده‌ای است که این دو نوع ماده را با هم مرتبط می‌سازد.

اما یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که ماده تاریک و ماده معمولی می‌توانند از روش‌های دیگری، غیر از جاذبه، با هم تعامل داشته باشند!

اگر این نظریه درست از آب درآید، نشان می‌دهد که مدل‌های کنونی ما از ماده تاریک تا حدی نادرست هستند. افزون بر این، ممکن است به توسعه ابزارهای جدیدتر و دقیق‌تری برای تشخیص ماده تاریک منجر شوند.

ارتباطی جدید بین ماده تاریک و ماده معمولی

اعتقاد بر این است که از لحاظ جرمی ماده تاریک تقریباً پنج برابر بیشتر از ماده معمولی در جهان وجود دارد. این ماده به حفظ انسجام کهکشان‌ها کمک کرده و برخی از حرکات ستارگان که تنها با استناد به اجرام مرئی قابل توضیح نیست را تبیین می‌کند.

یکی از قوی‌ترین شواهد برای وجود ماده تاریک، مشاهده منحنی‌های چرخش در کهکشان‌ها است که نشان می‌دهد ستارگان در لبه‌های خارجی کهکشان‌های مارپیچی با سرعت‌های مشابه ستارگان نزدیک به مرکز می‌چرخند. این مشاهدات حاکی از وجود جرمی اضافی و نادیدنی در این بخش‌هاست.

همچنین در این مطالعه، محققان شش کهکشان کوتوله فوق‌العاده کم‌نور (UFDs) که نزدیک به کهکشان راه شیری قرار دارند را بررسی کردند. این کهکشان‌های کوتوله تعداد کمتری ستاره نسبت به جرمشان دارند که می‌توان نتیجه گرفت، این کهکشان‌ها بیشتر از ماده تاریک تشکیل شده‌اند.

طبق گفته پژوهشگران، اگر ماده تاریک و ماده معمولی فقط از طریق جاذبه با هم تعامل داشته باشند، ستارگان در این کهکشان‌ها باید در مرکز فشرده‌تر باشند و بر روی لبه‌های آن پراکنده‌تر شوند. اما اگر آن‌ها به روش‌های دیگر نیز با هم تعامل داشته باشند، توزیع ستارگان متفاوت خواهد بود.

محققان شبیه‌سازی‌های کامپیوتری را برای بررسی هر دو احتمال انجام دادند. هنگامی که این آزمایش را برای هر شش کهکشان کوتوله انجام شد، آن‌ها کشف کردند که توزیع ستارگان یکنواخت است، به این معنا که ستارگان به‌طور مساوی در سراسر کهکشان‌ها پراکنده شده‌اند.

این یافته، متفاوت از چیزی است که معمولاً در تعاملات گرانشی بین ماده تاریک و ماده معمولی مشاهده می‌شود.

چه چیزی باعث این تعامل می‌شود؟

نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان داد که جاذبه تنها نیرویی نیست که می‌تواند باعث تعامل بین ماده تاریک و ماده معمولی شود. چنین تعاملی هرگز قبل از این مشاهده نشده بود و این می‌تواند درک ما از ماده تاریک و انرژی تاریک را تغییر دهد.

با این حال، این مطالعه یک محدودیت بزرگ دارد زیرا علت این تعامل بین دو نوع ماده همچنان ناشناخته است.

در حالیکه این مطالعه نشانه‌هایی جذاب از یک تعامل جدید ارائه می‌دهد، ماهیت دقیق و دلایل پشت آن هنوز مشخص نیست. امیدواریم تحقیقات بیشتر جزئیات بیشتری از این نوع تعاملات را روشن کند.

این مطالعه به‌تازگی در Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.

منبع: Interestingengineering