دانشمندان ۷۶ درصد از ماده نامرئی بین کهکشان‌ها را نقشه‌برداری کردند

به گزارش ایسنا، تقریباً نیمی از ماده معمولی جهان که مسئول ساختن همه مواد از پروتون‌ها و ستاره‌ها گرفته تا سیارات و انسان‌هاست، به دلیل ماهیت پراکنده خود گریزان باقی مانده بود و دانشمندان تاکنون آن را گم‌شده در نظر می‌گرفتند. 

اکنون در یک مطالعه پیشگامانه، ستاره‌شناسان از «موسسه فناوری کالیفرنیا»(Caltech) و «مرکز اخترفیزیک»(CfA) موفق شده‌اند این ماده گمشده را با استفاده از «فوران‌های رادیویی سریع» به طور مستقیم شناسایی کنند. این فوران‌ها، امواج کوتاه و قدرتمند رادیویی هستند که از کهکشان‌های دور سرچشمه می‌گیرند.

به نقل از آی‌ای، این سیگنال‌های کیهانی که فقط چند میلی‌ثانیه طول می‌کشند، به عنوان کاوشگرهای دقیق عمل می‌کنند و محیط بین کهکشانی را که نامرئی است، روشن می‌کنند. این فوران‌ها میلیاردها سال نوری را طی می‌کنند تا به زمین برسند و از ابرهای گاز یونیزه شده بین کهکشان‌ها عبور می‌کنند. امواج رادیویی بسته به میزان ماده‌ای که در طول مسیر با آن مواجه می‌شوند، کمی کند می‌شوند.

دانشمندان با اندازه‌گیری این پدیده که موسوم به «پراکندگی»(dispersion) است، می‌توانند مقدار ماده نامرئی را در مسیر فوران‌ها محاسبه کنند.

«لیام کانر»(Liam Connor) استادیار در «دانشگاه هاروارد»(Harvard) و نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: «فوران‌های رادیویی سریع» از میان مهِ محیط بین کهکشانی می‌درخشند و با اندازه‌گیری دقیق سرعت کاهش نور، می‌توانیم وزن آن مه را حتی زمانی که برای دیدن بیش از حد ضعیف است، اندازه بگیریم.

«فوران‌های رادیویی سریع» در کانون توجه

این مطالعه ۶۹ مورد از این فوران‌ها که به خوبی مکان‌یابی شده بودند و هر کدام دارای کهکشان میزبان و فاصله شناخته‌شده‌ای بودند را تحلیل کرد. یکی از فوران‌های مورد مطالعه، موسوم به «فوران رادیویی سریع ۲۰۲۳۰۵۲۱B» است که در فاصله ۹/۱ میلیارد سال نوری قرار دارد و این امر آن را به دورترین «فوران رادیویی سریع» ثبت شده تاکنون تبدیل می‌کند.

اگرچه ستاره‌شناسان تا به امروز بیش از هزار «فوران‌ رادیویی سریع» را شناسایی کرده‌اند، اما تنها حدود ۱۰۰ مورد از آنها به طور دقیق تا کهکشان‌های میزبانشان ردیابی شده‌اند.

این مکان‌یابی بسیار مهم است، زیرا دانستن منشأ و فاصله یک «فوران‌ رادیویی سریع» برای استفاده از آن در نقشه‌برداری ماده‌ای که از آن عبور کرده ضروری است. به همین دلیل این تعداد اندک برای مطالعه فعلی کلیدی بوده‌اند. از این میان، ۳۹ مورد با استفاده از شبکه‌ای متشکل از ۱۱۰ آنتن رادیویی در کالیفرنیا که برای شناسایی و مکان‌یابی این فوران‌ها طراحی شده است، کشف شدند. فوران‌های باقی‌مانده از رصدخانه‌های جهانی به دست آمدند. 

سرنخ‌های بزرگ از ذرات کوچک

یافته‌های دانشمندان تأیید می‌کند که تقریباً ۷۶ درصد از ماده معمولی در محیط بین کهکشانی، به مقدار کم در فضا پراکنده شده است. ۱۵ درصد دیگر در هاله‌های گازی اطراف کهکشان‌ها قرار دارد و تنها بخش کوچکی در خود کهکشان‌ها، ستارگان، یا گاز سرد کهکشانی یافت می‌شود.

«ویکرام راوی»(Vikram Ravi) استادیار نجوم در «موسسه فناوری کالیفرنیا» می‌گوید: مثل این است که ما سایه همه ذرات سنگین با «فوران‌های رادیویی سریع» به عنوان نور پس‌زمینه می‌بینیم. اگر یک نفر را روبروی خود ببینید، می‌توانید اطلاعات زیادی در مورد او پیدا کنید، اما اگر فقط سایه او را ببینید، باز هم می‌دانید که او آنجاست و تقریباً چقدر بزرگ است.

این توزیع ماده با پیش‌بینی‌های انجام شده توسط شبیه‌سازی‌های کیهان‌شناسی پیشرفته مطابقت دارد، اما تاکنون به صورت رصدی تأیید نشده بود. این یافته‌ها همچنین مسیرهای جدیدی را برای کاوش در فیزیک بنیادی باز می‌کنند. 

«راوی» افزود: این تنها آغازی برای «فوران‌های رادیویی سریع» در کیهان‌شناسی است. ما انتظار داریم که پروژه جدید «تلسکوپ رادیویی DSA-۲۰۰۰» در کالیفرنیا که در حال حاضر برای صحرای نوادا در حال توسعه است، تا سالانه ۱۰ هزار «فوران‌ رادیویی سریع» را مکان‌یابی کند.

این مطالعه در مجله Nature Astronomy منتشر شده است.