اولین شواهد مبنی بر اینکه ماده تاریک با ماده «عادی» تعامل دارد

اگر چیزی وجود داشته باشد که فیزیکدانان فکر می کردند در مورد ماده تاریک می دانند، این است که از آنجایی که هیچ نوع تابش الکترومغناطیسی ساطع نمی کند، ذرات آن نمی توانند با ذرات ماده معمولی که سیارات، ستارگان و کهکشان ها را تشکیل می دهند، تعامل داشته باشند، مگر از طریق جاذبه زمین.

اما مطالعه جدیدی که توسط دانشمندان مدرسه عالی بین المللی مطالعات پیشرفته (SISSA) در ایتالیا انجام شد، برای اولین بار شواهدی از برهمکنش مستقیم بین این دو نوع ماده پیدا کرد.

در مقاله‌ای که اخیرا در "Astronomy & Astrophysics" منتشر شده است، در واقع، محققان پیشنهاد می‌کنند که در مرکز کهکشان‌های مارپیچی منطقه علمی وسیعی وجود دارد که عمدتاً از ذرات ماده تاریک تشکیل شده است.

که این ذرات با ذرات ماده معمولی تعامل دارند. چیزی که در تضاد مستقیم با نظریه های غالب قرار گرفت.

در این مطالعه که توسط گائوری شارما و پائولو سالوچی از SISSA و گلن وان در وو از دانشگاه وین هدایت شد، محققان تعداد زیادی از کهکشان‌ها را از نزدیک‌ترین کهکشان‌ها به کهکشان‌های ما که بیش از 7.000 میلیارد سال قدمت دارند، بررسی کردند. نور فاصله

به گفته نویسندگان، این تحقیق جدید نشان دهنده یک گام بزرگ رو به جلو در درک ما از ماده تاریک است، ماده گریزانی که فیزیکدانان برای دهه ها به طور ناموفق به دنبال آن هستند. از آنجا که هیچ تشعشعی از خود ساطع نمی کند، ماده تاریک را نمی توان مستقیماً با تلسکوپ تشخیص داد. اما دانشمندان به دلیل تأثیرات گرانشی که روی ماده معمولی دارد، می‌دانند که ما می‌توانیم آن را ببینیم. چهار برابر فراوانتر از مواد تشکیل دهنده ستاره ها و کهکشان ها، مواد تاریک به عنوان "اسکلت" کیهان در نظر گرفته می شود. بدون آن، کهکشان ها و ساختارهای بزرگی که ما مشاهده می کنیم نمی توانستند وجود داشته باشند.

گاوری شارما توضیح می‌دهد: «حضور غالب آن در همه کهکشان‌ها از این واقعیت ناشی می‌شود که ستارگان و گاز هیدروژن طوری حرکت می‌کنند که گویی توسط یک عنصر نامرئی اداره می‌شوند». و تاکنون، تلاش‌ها برای مشاهده آن عنصر بر کهکشان‌های مجاور متمرکز بوده است.

مقایسه کهکشان های باستانی

با این حال، محقق ادامه می دهد، در این مطالعه ما برای اولین بار سعی می کنیم توزیع جرم کهکشان های مارپیچی را با مورفولوژی مشابه با نزدیک ترین ها، اما بسیار دورتر، تا فاصله 7.000 میلیون مشاهده و تعیین کنیم. سال های نوری

پائولو سالوچی به نوبه خود می افزاید: «با مطالعه حرکت ستارگان در حدود 300 کهکشان دور، متوجه شدیم که این اجرام هاله ای از ماده نیز دارند و این هاله با شروع از مرکز کهکشان، در واقع تاریکی دارد. منطقه ای که چگالی آن ثابت است. اتفاقاً ویژگی‌ای که او قبلاً در مطالعات هوشیارانه کهکشان‌های مجاور مشاهده کرده بود، که برخی از آنها نیز کار SISSA بود.

بزرگتر و بزرگتر شدن

تحقیقات جدید نشان داده است که این منطقه مرکزی چیزی کاملاً غیرمنتظره و پیش بینی نشده در به اصطلاح "مدل استاندارد کیهان شناسی" دارد. برای شارما، "در نتیجه تضاد بین خواص کهکشان های مارپیچی نزدیک و دور، یعنی بین کهکشان های فعلی و آنها

اجداد هفت هزار سال پیش، ما می‌توانستیم ببینیم که تنها منطقه غیرقابل توضیح ما با چگالی ثابت ماده تاریک وجود دارد، اما همچنین ابعاد آن با گذشت زمان افزایش می‌یابد، گویی این مناطق در معرض روند انبساط و رقیق شدن هستند. اگر همانطور که نظریه فعلی پیش بینی می کند، هیچ برهمکنشی بین ذرات ماده تاریک با ذرات ماده معمولی وجود نداشته باشد، توضیح آن بسیار دشوار است.

شارما می‌افزاید: «در تحقیقات خود - ما شواهدی از برهم‌کنش ماده تاریک و ماده معمولی ارائه می‌کنیم که با گذشت زمان، به آرامی منطقه‌ای با چگالی ثابت از مرکز کهکشان به سمت بیرون ایجاد می‌کند.» اما بیشتر وجود دارد.

سالوچی توضیح می دهد: «در کمال تعجب، این منطقه با چگالی ثابت با گذشت زمان گسترش می یابد. این یک فرآیند بسیار آهسته است، اما اجتناب ناپذیر است. ساده ترین توضیح این است که در اوایل، زمانی که کهکشان شکل می گیرد، توزیع ماده تاریک در هاله کروی با پیش بینی نظریه مطابقت دارد و اوج چگالی در مرکز آن وجود دارد. پس از آن، یک قرص کهکشانی که مشخصه کهکشان های مارپیچی است، تشکیل شد که توسط هاله ای از ذرات مواد تیره کننده بسیار متراکم احاطه شده بود. با گذشت زمان، اثر متقابلی که ما پیشنهاد می‌کنیم به این معنی است که این ذرات توسط ستاره‌ها گرفته شده‌اند، یا در غیر این صورت، متناسب با زمان به سمت قسمت‌های بیرونی کهکشان پرتاب می‌شوند و در نهایت به ذرات قرص ستاره‌ای کهکشانی می‌رسند، همانطور که در مقاله توضیح می‌دهیم.

«نتایج مطالعه - نتیجه‌گیری شارما - سؤالات مهمی را برای سناریوهای جایگزینی که ذرات ماده تاریک را توصیف می‌کنند (به غیر از Lambda-CDM، نظریه غالب)، مانند ماده تاریک داغ، ماده تاریک تعاملی و ماده تاریک فوق سبک، مطرح می‌کند.

به گفته محققان، ویژگی‌های کهکشان‌های بسیار دور در فضا و زمان «به کیهان‌شناسان دروازه‌ای واقعی برای شنیدن اسرار ماده تاریک ارائه می‌کند».