به نقل از ای‌ای، وقتی دانشمندان به داده های به دست آمده از تلسکوپ هایی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب نگاه می کنند، به گذشته نگاه می کنند. از آنجایی که نور با سرعت محدودی حرکت می کند، آنچه امروز می بینیم رویدادهایی هستند که میلیون ها و حتی میلیاردها سال پیش روی داده اند.
برای درک بهتر این موضوع باید گفت که نور با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه حرکت می کند. نوری که از یک جرم آسمانی دور از زمین ساطع می شود، با توجه به مسافتی که برای رسیدن به زمین باید طی کند، سال ها طول می کشد. ستاره ای را تصور کنید که یک سال نوری از زمین فاصله دارد. وقتی نور این ستاره بعد از یک سال به زمین می رسد، نمی توانیم ستاره را مانند یک سال پیش رصد کنیم و وضعیت فعلی آن را نمی بینیم.
اندازه گیری ماده تاریک دشوارتر است زیرا ماده تاریک هیچ نوری از خود ساطع نمی کند.
بنابراین، محققان از نظریه نسبیت اینشتین استفاده کردند و اعوجاج نوری کهکشان های دوردست را برای تعیین میزان ماده تاریک در پس زمینه یک کهکشان اندازه گرفتند. هر چه نور بیشتر باشد، مقدار ماده تاریک در “عدسی” کهکشان بیشتر است که باعث این اعوجاج می شود. به این روش اثر همگرایی می گویند. کهکشان ها عدسی، قرص هستند، اما به دلیل وجود غبار زیاد در بین ستاره ها، شکل عدسی به خود گرفته است و البته تعداد ستاره های این دسته از کهکشان ها زیاد است.
اجرام پرجرم مانند سیاهچاله ها نور کهکشان ها و ستارگان دیگر را منحرف می کنند و ستاره شناسان از این روش برای رصد اجرام بهتر استفاده می کنند، اما این بار از این اثر نه برای رصد کهکشان های دیگر، بلکه برای مطالعه خود ماده تاریک استفاده کردند.
کهکشان های دور
همانطور که به کهکشان‌هایی که دورتر هستند نگاه می‌کنیم، نوری که از آنها می‌آید ضعیف‌تر می‌شود و بنابراین اثر همگرایی گرانشی ضعیف‌تر و سخت‌تر می‌شود. دانشمندان سعی کرده‌اند از سیگنال‌های نوری چندین کهکشان برای حل این مشکل استفاده کنند، اما ناتوانی در تشخیص بسیاری از کهکشان‌های دور به این معناست که ماده تاریک تنها برای هشت تا ۱۰ میلیارد سال مطالعه شده است.
از آنجایی که جهان در حدود 13.7 میلیارد سال پیش آغاز شده است، ناشناخته های زیادی در مورد زمان آغاز آن و وقایع پس از آن وجود دارد. برای درک بهتر این دوره، محققان دانشگاه ناگویا (ناگویا) و دانشگاه توکیو در ژاپن با رصدخانه نجومی ژاپن و دانشگاه پرینستون در ایالات متحده همکاری کردند تا از منبع متفاوتی از نور پس زمینه، یعنی امواج مایکروویو استفاده کنند. انفجار بزرگ
محققان 12 میلیارد سال پیش چگونه به ماده تاریک نگاه کردند؟
در این همکاری، دانشمندان از داده های نور مرئی برای شناسایی 1.5 میلیون عدسی کهکشانی با قدمت 12 میلیارد سال استفاده کردند. آنها سپس از پس‌زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) بیگ بنگ برای غلبه بر کمبود نور از کهکشان‌های دورتر استفاده کردند.
با استفاده از داده های تشعشعات مایکروویو شناسایی شده توسط ماهواره پلانک آژانس فضایی اروپا، محققان توانستند همگرایی امواج مایکروویو را در این کهکشان ها اندازه گیری کنند.
Yuichi Harikane، استادیار دانشگاه توکیو در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت: «بیشتر محققان از کهکشان‌های اولیه برای اندازه‌گیری توزیع ماده تاریک از امروز تا هشت میلیارد سال پیش استفاده می‌کنند.»
با این حال، ما نمی توانیم به عقب نگاه کنیم. ما از پرتوهای کیهانی دور برای اندازه گیری ماده تاریک استفاده کردیم. برای اولین بار، ما ماده تاریک را تقریباً در اولین لحظات شکل گیری جهان اندازه گیری کردیم.
تجزیه و تحلیل اولیه نشان داد که محققان داده های کافی برای تعیین توزیع ماده تاریک داشتند و توانستند ماده تاریک را از 12 میلیارد سال پیش شناسایی کنند.
کهکشان هایی که 1.7 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفتند هنوز در مراحل اولیه کیهان بودند. در همان زمان، اولین خوشه های کهکشانی نیز شروع به شکل گیری کردند. خوشه های کهکشانی در مجموع از 100 تا 1000 کهکشان تشکیل شده اند که حاوی مقادیر زیادی ماده تاریک هستند.
این گروه تاکنون تنها یک سوم داده های موجود از پرتوهای کیهانی را تجزیه و تحلیل کرده است. تجزیه و تحلیل بیشتر به محققان اجازه می دهد تا بیشتر به گذشته نگاه کنند.
46
