ثبت تصویری از ماده تاریک بین کهکشان ها برای اولین بار

ماده تاریک پدیده‌ی مرموزی است، چرا که ما نمی‌توانیم آن را به‌طور واقعی «ببینیم». اما این امر باعث نشده است دانشمندان از تحقیق و نظریه‌پردازی در مورد آن دست بکشند. بر پایه‌ی یکی از نظریه‌های ارائه‌شده در این زمینه، گفته می‌شود ماده‌ی تاریک باید به‌صورت ساختارهای رشته‌ای از مواد اتصال‌دهنده‌ی کهکشان‌ها وجود داشته باشد. دانشمندان دانشگاه واترلو در حال حاضر توانسته‌اند برای اولین بار یکی از رشته‌های یادشده‌ی ماده‌ی تاریک را به تصویر بکشند.

شما این تصویر را در قسمت بالای مقاله مشاهده می‌کنید. این تصویر با رنگ‌های غیرواقعی و ملموس به نمایش در آمده و در آن، رنگ‌های سفید نشان‌دهنده‌ی دو کهکشان و فضای قرمز بین آن‌ها نشانگر ماده‌ی تاریک پیونددهنده‌ی آن‌ها است. در ادامه به توضیح بیشتر این تصویر و چگونگی تهیه‌ی آن می‌پردازیم.

دو دانشمند به نام‌های سث دی. اپس و مایکل جی. هادسن، نتایج خود را در قالب یک مقاله در یادداشت‌های ماهانه‌ی نجوم انجمن سلطنتی ارائه داده‌اند.

نظریه‌ی آن‌ها پیش‌بینی می‌کند که رشته‌های ماده‌ی تاریک می‌توانند کهکشان‌ها را به هم متصل کنند و این رویداد با رسیدن از یک هاله‌ی ماده‌ی تاریک در یک کهکشان به هاله‌ای در کهکشان دیگر رخ می‌دهد. محققان دیگر پیش از این پی برده‌ بودند که رشته‌های ماده‌ی تاریک، همه‌ی خوشه‌های کهکشانی را به هم پیوند می‌دهند؛ اما این اولین باری است که از رشته‌های ماده‌ی تاریک بین کهکشان‌ها تصویربرداری شده است. مایک هادسن، استاد نجوم در دانشگاه واترلو در مورد تصویر فوق می‌گوید:

پژوهشگران برای دهه‌های پی‌درپی، وجود رشته‌های ماده‌ی تاریک بین کهکشان‌ها را پیش‌بینی کرده‌اند؛ رشته‌هایی که مانند یک خوشه‌ی تارعنکبوت مانند باعث اتصال کهکشان‌ها به یکدیگر می‌شوند. این تصویر ما را به‌جایی فراتر از پیش‌بینی‌هایمان سوق می‌دهد و به مرحله‌ای می‌رساند که می‌توانیم آن را ببینیم و اندازه‌گیری کنیم.

ماده تاریک حدود ۲۵ درصد از جهان هستی را تشکیل داده است. اما این ماده به‌هیچ‌عنوان درخشنده و همچنین منعکس‌کننده‌ی نور نیست و از طرفی هیچ نوع برهم‌کنشی با نور ندارد. با این تفاسیر نتیجه می‌گیریم که مطالعه‌ی این ماده به‌هیچ‌عنوان کار راحتی نیست. تنها راهی که ما از آن در دنیای واقعی می‌توانیم برای بررسی این ماده استفاده کنیم، انجام مشاهدات گرانشی است. در مطالعه‌ی اخیر، این دو ستاره‌شناس از روش همگرایی گرانشی بسیار ضعیف استفاده کرده‌اند.

همگرایی گرانشی ضعیف به اثری که جرم روی نور می‌گذارد، متکی است. وجود جرم متمرکز به‌اندازه‌ی کافی در پیش‌زمینه (در این مطالعه ماده‌ی تاریک) باعث شکست نور تولیدشده از یک منبع دوردست در پس‌زمینه‌ خواهد شد.

وقتی که با پدیده‌ای به بزرگی یک سیاه‌چاله‌ی فوق‌العاده عظیم روبرو می‌شویم، همگرایی گرانشی به پدیده‌ای کاملا چشمگیر و شبهه‌ناپذیر تبدیل می‌شود. اما واقعیت این است که ماده‌ی تاریک بین کهکشانی بسیار رقیق‌تر از یک سیاه‌چاله است و از همین رو، اثر منحصربه‌فرد آن‌ها هم بسیار ناچیز جلوه خواهد کرد. آنچه ستاره‌شناسان برای پیش بردن مسیر پژوهش خود نیاز داشتند، به دست آوردن داده‌های ترکیبی از جفت‌های مختلف کهکشانی بود تا به این ترتیب موفق به تشخیص و آشکارسازی همگرایی گرانشی بسیار ضعیف شوند.

کلید این مطالعه در تلسکوپ کانادا-فرانسه-هاوایی است. این تلسکوپ برای انجام یک مطالعه‌ی چندساله به کار رفت که در ادامه زمینه را برای پژوهش اخیر نیز فراهم کرد. محققان تصاویر به‌دست‌آمده از بیش از ۲۳ هزار جفت کهکشان را در فاصله‌ی ۴.۵ میلیارد سال نوری از زمین با همدیگر ترکیب کردند. در نهایت تصویر ترکیبی حاصل از این فرایند، اتصال‌دهنده‌ی رشته‌ای بین دو کهکشان را به نمایش گذاشت. سث دی. اپس از دانشگاه واترلو می‌گوید:

 با استفاده از روش اخیر، ما علاوه بر اینکه توانستیم به این مشاهده برسیم که رشته‌های ماده‌ی تاریک در جهان وجود دارند؛ اکنون قادر به مشاهده‌ی میزان و وسعت محدوده‌های متصل شده توسط این رشته‌ها شده‌ایم.

ما هنوز هم به‌طور دقیق و مطمئن نمی‌دانیم ماده‌ی تاریک چیست؛ اما با مطلع شدن از دستاوردهای اخیر دانشمندان در زمینه‌ی درست بودن پیش‌بینی‌شان پدر مورد وجود این رشته و سپس ثبت نشانه‌هایی از آن‌ها در دنیای واقعی، می‌توانیم به این امر امیدوار باشیم که اوضاع سرانجام پس از چندین دهه در حال تغییر است و ما در فهم و دریافتمان از این ماده به پیشرفت‌های خوبی رسیده‌ایم.

مدتی است که در مورد ساختار جهان در مقیاس بزرگ به شناختی نسبی رسیده‌ایم و می‌دانیم که ماده‌ی تاریک، بخش بزرگی از جهان هستی را تشکیل داده است. کهکشان‌ها تمایل دارند به‌طور خوشه‌وار گرداگرد هم بیایند و این گرایش تحت تأثیر کشش گرانشی ماده تاریک به وجود می‌آید. پیدا کردن یک پل پیونددهنده‌ از جنس ماده‌ی تاریک بین کهکشان‌ها یک کشف جالب است و می‌تواند حداقل بخش کمی از رمز و راز ماده‌ی تاریک را آشکار کند.