راز ماده گمشده کیهان کشف شد
- مجموعه: اخبار علمی و آموزشی
- تاریخ انتشار : شنبه, ۰۷ تیر ۱۴۰۴ ۱۴:۳۳
به گزارش برنا به نقل از science tech daily، ستاره‌شناسان مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونیان موفق شدند با استفاده از انفجارهای رادیویی سریع (FRB)، ماده‌ی گمشده‌ی جهان را در فضای میان‌کهکشانی شناسایی و همچنین دورترین FRB ثبت‌شده تاکنون را رصد کنند؛ کشفی که گامی مهم در مسیر شناخت توزیع ماده در کیهان محسوب می‌شود.
بر پایه‌ی این پژوهش که به‌تازگی منتشر شده، بیش از سه‌چهارم ماده‌ی معمولی (باریونی) جهان که عمدتاً از پروتون‌ها تشکیل شده، در گاز رقیقی قرار دارد که فضای بین‌کهکشانی را پر کرده است. این نخستین‌بار است که پژوهشگران توانسته‌اند با این دقت، میزان و محل توزیع ماده‌ی باریونی را در تار و پود کیهان (شبکه‌ی کیهانی) مشخص کنند.
پایان یک معمای چند دهه‌ای
برای دهه‌ها اخترشناسان می‌دانستند که دست‌کم نیمی از ماده‌ی معمولی جهان در داده‌های رصدی به چشم نمی‌خورد. تلاش‌ها برای یافتن این ماده، با رصد تابش‌های پرتو ایکس و فرابنفش از اختروش‌های دوردست، تنها نشانه‌هایی از گاز گرم و رقیقی را نشان داده بود که در فضا‌های میان‌کهکشانی حضور دارد. اما به دلیل چگالی پایین و دمای بالا، این گاز تقریباً از دید تلسکوپ‌ها پنهان مانده بود.
انفجارهای رادیویی سریع؛ چراغ‌های کیهانی
در این پژوهش جدید، پژوهشگران با تحلیل ۶۰ FRB که فاصله‌ای بین ۱۱.۷۴ میلیون تا ۹.۱ میلیارد سال نوری داشتند، توانستند ردپای ماده‌ی باریونی را در فضای میان‌کهکشانی دنبال کنند. FRBها پدیده‌هایی گذرا و درخشان در امواج رادیویی هستند که به‌تازگی به‌عنوان ابزار‌هایی برای سنجش ماده‌ی باریونی در جهان به کار گرفته می‌شوند.
لیام کانر، اخترفیزیکدان مرکز CfA و نویسنده‌ی اصلی این مطالعه می‌گوید: «مسئله‌ی ماده‌ی گمشده هیچ‌گاه درباره‌ی وجود داشتن یا نداشتن آن نبود؛ پرسش اصلی این بود که کجاست؟ اکنون، با کمک FRBها می‌دانیم که سه‌چهارم آن بین کهکشان‌ها شناور است.»
سنجش نور برای وزن‌کردن مه کیهانی
دانشمندان با بررسی میزان کاهش سرعت سیگنال‌های FRB در مسیر عبورشان از فضا، توانستند میزان گاز موجود در مسیر را محاسبه کنند.
کانر می‌گوید: «FRBها همچون چراغ‌قوه‌هایی در کیهان می‌درخشند. آنها از میان مه میان‌کهکشانی عبور می‌کنند و با اندازه‌گیری دقیق کاهش سرعت نور، می‌توانیم جرم آن مه را تخمین بزنیم، حتی وقتی آن‌قدر کم‌نور است که نمی‌توان مستقیماً دیدش.»
یافته‌ها نشان می‌دهد که حدود ۷۶ درصد از ماده‌ی باریونی جهان در فضای میان‌کهکشانی (IGM) قرار دارد، ۱۵ درصد در هاله‌های کهکشانی و تنها بخش اندکی درون ستارگان یا گاز‌های سرد در کهکشان‌هاست. این توزیع با پیش‌بینی‌های شبیه‌سازی‌های کیهان‌شناختی پیشرفته همخوانی دارد، اما تاکنون به‌طور مستقیم تأیید نشده بود.
آغاز عصر طلایی کیهان‌شناسی با FRB
پژوهشگران معتقدند این کشف تنها آغاز راه است. «ما وارد عصر طلایی FRBها شده‌ایم»، ویکرم راوی، استاد اخترشناسی در مؤسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) و هم‌نویسنده‌ی مقاله می‌گوید. او تأکید می‌کند که تلسکوپ‌های نسل بعدی نظیر DSA-۲۰۰۰ و CHORD کانادا، هزاران FRB دیگر را رصد خواهند کرد و امکان ترسیم دقیق‌تری از ساختار شبکه‌ی کیهانی را فراهم خواهند آورد.
بازخورد کیهانی و شکل‌گیری کهکشان‌ها
بررسی چگونگی توزیع باریون‌ها فراتر از یک سرشماری ساده، می‌تواند کلید درک فرآیند‌های شکل‌گیری کهکشان‌ها، چگونگی تجمع ماده در کیهان و مسیر نور در فواصل میلیارد‌ها سال نوری باشد. کانر در این‌باره می‌گوید: «باریون‌ها تحت تأثیر گرانش به درون کهکشان‌ها کشیده می‌شوند، اما سیاه‌چاله‌های پرجرم و انفجارهای ابرنواختری می‌توانند آنها را به بیرون پرتاب کنند؛ درست مانند یک ترموستات کیهانی که در صورت گرم‌شدن بیش‌ازحد، محیط را خنک می‌کند.»
این مقاله علمی با عنوان «شبکه‌ای کیهانی سرشار از گاز، با تفکیک ماده‌ی باریونی گمشده» در تاریخ ۱۶ ژوئن ۲۰۲۵ در نشریه Nature Astronomy منتشر شده است.
