اخترشناسان نهایتاً موفق شدند Geheimه مواد گمشده در کیهان را آشکار سازند. موادی که دهه‌ها از نگاه بشر پنهان مانده بودند. تحقیق جدید نشان می‌دهد این ماده به صورت ابرهای عظیم از هیدروژن یونیزه در فضای بین کهکشانی نهفته است.
به گزارش ساینس الرت، محققان در یک مطالعه تازه دریافتند که نیمی از ماده مرئی جهان که سال‌ها به عنوان «گمشده» شناخته می‌شد، کجا مستقر شده است. این ماده در حومه کهکشان‌ها، به شکل ابرهای بزرگ و نامرئی از هیدروژن یونیزه‌شده پنهان شده است.
🔗 بیشتر بخوانید: خاطرات همانند فیلم در مغز پخش نمی‌شوند، بلکه بازسازی می‌شوند_آیندگان
به طور معمول ردیابی چنین موادی غیرممکن به نظر می‌رسد، اما تیمی بین‌المللی از اخترشناسان و اخترفیزیکدانان روشی نوآورانه ابداع کرده‌اند که مکان پنهان شدن آن را در تاریکی بین ستارگان آشکار می‌سازد.
تا کنون تحقیقات متعدد پذیرفته‌اند که نیمی از ماده گمشده جهان به صورت غبار بین کهکشانی از هیدروژن وجود دارد که بسیار دورتر از هسته‌های فعال کهکشان‌ها به بیرون پرتاب شده است. «بوریانا هاجیسکا»، اخترشناس دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، می‌گوید:
🔗 بیشتر بخوانید: حکم شورای رقابت برای توقف رویه ضدرقابتی فیدیبو
«فکر می‌کنیم اگر نواحی دورتر از کهکشان را نیز بررسی کنیم، می‌توانیم کل گاز گمشده را بیابیم. برای دقت بیشتر، باید با بهره‌گیری از همانندسازی‌ها، تحلیل دقیق‌تری انجام دهیم؛ کاری که تا این لحظه انجام نشده است. قصد داریم این کار را با دقت کامل پیش ببریم.»
ماده معمولی یا «ماده باریونی»، تنها حدود ۵ درصد از ترکیبه ماده-انرژی در جهان را تشکیل می‌دهد. باقی ماده و انرژی تاریک است که شامل ۲۷ درصد ماده تاریک و ۶۸ درصد انرژی تاریک می‌شود. بر اساس نظر دانشمندان، بخش قابل توجهی از ماده باریونی گم شده و معلوم نیست کجا رفته است.
🔗 بیشتر بخوانید: ایکس ابزار تازه Radar را برای تحلیل موضوعات ترند معارفه کرد + ویدیو_آیندگان
این مطلب را هم بخوانید: دانشمندان آمریکایی: انرژی تاریک ضعیف‌تر شده است
هیدروژن نزدیک به ۹۰ درصد اتم‌های جهان را تشکیل می‌دهد و از نظر جرم نیز ۷۳ درصد جرم کل جهان را به خود اختصاص می‌دهد؛ از این رو بخش اصلی ماده باریونی گمشده، هیدروژن است. برآورد محققان نشان می‌دهد بیش از ۵۰ درصد هیدروژن موجود در جهان عملاً «گم» شده است.
ردیابی ماده باریونی گمشده با کمک تابش زمینه کیهانی
هیدروژن می‌تواند در فضا تحت تأثیر تابش یونیزه شود و درخششی ضعیف داشته باشد، اما گازها در فضای بین کهخشانی پراکنده هستند و درخشششان آنقدر کم است که با روش‌های معمول شناسایی نشوند.
دانشمندان در پژوهش جدید راهی دیگر برای یافتن ابر نامرئی هیدروژن توسعه داده‌اند. در این روش که اخیراً مورد توجه قرار گرفته، تغییرات نوری که از پشت این ابرها عبور می‌کند، رصد می‌شود؛ یعنی رصد «تابش زمینه کیهانی». زمینه کیهانی همان نور نخستین جهان است که چون فسیلی از دوران آغازین کیهان، سراسر فضا را پر کرده است.
«سیمون فرارو»، کیهان‌شناس آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، می‌گوید:
«تابش زمینه کیهانی پشت هر چیزی در جهان قرار دارد. این نور در واقع لبه جهان مشهود است؛ به همین دلیل می‌توان از این تابش به جای نور پس‌زمینه بهره گرفت تا بفهمیم گازها کجا قرار دارند.»
وقتی این نور از میان ابرهای پراکنده هیدروژن یونیزه عبور می‌کند، به علت پراکندگی از الکترون‌های موجود در گاز، مقداری روشن‌تر یا کم‌نورتر می‌شود. به این پدیده «تأثیر سونیایف-زلدوویچ» (Kinematic Sunyaev-Zel’dovich Effect) می‌گویند. بدون شک همانطور که می‌دانید، تابش زمینه کیهانی بسیار ضعیف است و دیدن آن اصلا آسان نیست.
راه‌حل دانشمندان برای برطرف کردن این مشکل «برهم‌نشینی داده‌ها» (stacking) بود. محققان داده‌های تعداد زیادی رصد را جمع‌آوری کردند و با قرار دادن آنها روی یکدیگر، ویژگی‌های بسیار کم‌نور را برجسته ساختند. این پژوهش روی بیش از یک میلیون کهکشان قرمز درخشان انجام شد که در شعاع نزدیک به ۸ میلیارد سال نوری از راه شیری قرار دارند.
نتایج نشان داد هاله‌های هیدروژنی که این کهکشان‌ها را در بر گرفته‌اند، بسیار بزرگ‌تر از چیزی هستند که پیش‌تر فکر می‌شد. حتی گمان رفته است که این هاله‌ها ممکن است به مراتب بزرگ‌تر از آنچه در این رصد شناسایی شده باشد. فرارو می‌گوید:
«اندازه‌گیری‌ها کاملاً با این فرضیه سازگارند که کل گاز گمشده را آشکار کرده‌ایم!»
کشف ماده گمشده سوالات تازه‌ای مطرح کرده است
همانطور که در علم اخترشناسی رایج است، این کشف سوالات جدیدی نیز مطرح می‌کند. هاله‌های هیدروژنی هم از گازهایی که از بیرون به درون کهکشان سقوط می‌کنند، تغذیه می‌شوند و هم از فازهای فعال سیاهی‌های چاله‌های ابرپرجرم مرکز کهکشان‌ها.
هنگامی که سیاهی چاله با نرخ بالا تغذیه می‌کند، میدان مغناطیسی آن جت‌های عظیم از ماده را به بیرون پرتاب می‌کند که می‌توانند میلیون‌ها سال نوری در فضاهای بین کهخشانی گسترش یابند. چنین بادهای قوی به صورت شعاعی از مرکز کهکشان به بیرون جریان می‌یابند و گازهای درون کهکشان را با خود می‌برند که باعث کاهش امکان شکل‌گیری ستاره‌ها می‌شود.
کشف هاله‌هایی بزرگ‌تر از انتظار این گمان را تقویت می‌کند که فعالیت سیاهی‌های چاله‌ها ممکن است دوره‌ای باشد؛ یعنی در بازه‌هایی فعال و مجدد خاموش شوند. این فرضیه با مشاهدات دلنشین دیگری از سیاهی‌های چاله‌ها هم‌خوانی دارد. مشاهدات نشان می‌دهند برخی سیاهی‌های چاله‌ها که به ظاهر خاموش‌اند، ناگهان فعال خواهند شد. این اطلاعات برای بهبود مدل‌های جاری ما از تحول کهکشان‌ها اهمیت دارد.
این پژوهش تنها بخشی از پازل است. برخی تلاش‌های دیگر برای نقشه‌برداری از ماده باریونی گمشده جهان نشان خواهند داد بخشی از این ماده در رشته‌هایی از ماده تاریک محبوس شده‌اند؛ رشته‌هایی که ساختار شبکه کیهانی را شکل می‌دهند و کهکشان‌ها را در فواصل بسیار دور به هم متصل می‌کنند.
تحقیق تازه راهی نوین در اختیار اخترشناسان قرار داده تا بتوانند جستجوی هیدروژن را ادامه دهند. اکنون تنها باید تکه‌های این پازل را در کنار هم قرار دهیم. نویسندگان این مقاله در متن خود می‌نویسند:
«این تحقیق مسیر پژوهشی شوق‌انگیز و جدیدی می‌گشاید. درک ارتباط گاز و ماده تاریک نه تنها به تحلیل‌های آینده کیهان‌شناسی کمک می‌کند، بلکه به درک ما از شکل‌گیری و تحول کهکشان‌ها نیز یاری می‌رساند.
این مقاله قطعه‌ای کلیدی به مجموعه‌ای رو به رشد از مطالعات می‌افزاید که در تلاشند پیچیدگی‌های گاز کیهانی را در عصر تحقیقات بزرگ کیهانی رمزگشایی کنند.»
این پژوهش برای انتشار در مجله Physical Review Letters ارسال شده و هم‌اکنون در پایگاه arXiv در دسترس است.