تبلیغات



ماده تاریک

در اخترشناسی و کیهان شناسی، ماده تاریک، ماده‌ای فرضی است که چون از خود نور (امواج الکترومغناطیسی) گسیل یا بازتاب نمی کند، نمی توان آن را مستقیما" دید، اما از اثرات گرانشی موجود بر روی اجسام مرئی، مثل ستاره‌ها و کهکشان ها، می توان به وجود آن پی برد. بر اساس مشاهدات فعلی، که بر روی ساختارهایی بزرگتر از کهکشانها صورت گرفته است، و همچنین مطالب مربوط به انفجار بزرگ، ماده تاریک و انرژی تاریک تشکیل دهنده بخش زیادی از جرم موجود در جهان قابل مشاهده است. اجزای ماده تاریک جرم بسیار بیشتری از قسمت دیده شدنی کائنات دارند. فقط حدود 4% از مجموع کل چگالی انرژی در کیهان را می توان مستقیم مشاهده کرد (با توجه به اثرهای گرانشی آن)، که این مقدار شامل باریونها و تابش های الکترومغناطیسی نیز می شود. همچنین تصور می شود که 22% از ماده تاریک تشکیل شده باشد و 74% باقی مانده را نیز انرژی تاریک تشکیل داده باشد، که همانند ماده تاریک در فضای کائنات توزیع شده و به همان اندازه ماده تاریک ناشناخته و مجهول مانده است. تعیین خواص و ویژگی های این توده ناشناخته به یکی از مهم ترین مسائل کیهان شناسی مدرن و فیزیک ذرات تبدیل شده است. این نکته قابل ذکر است که اسامی «ماده تاریک» و «انرژی تاریک» در بیشتر مبین عدم اطلاع انسان از ماهیت این دو ماده و ناشناخته بودن آن است. یك اخترشناس در این باره مى گوید: «به یاد داشته باشید كه ما این پدیده را انرژى تاریك مى نامیم اما این نامگذارى ممكن است این باور غلط را در ذهن مخاطبان ایجاد كند كه ما حقیقتاً مى دانیم كه آن پدیده چیست. اما باید اذعان داشت كه ما واقعاً چیز زیادى در این باره نمى دانیم».

با اینکه ساختار و ویژگی های ماده تاریک هنوز کاملا" مشخص نیست، اما این طور تصور می شود که بخش اعظم ماده تاریک موجود در جهان، «غیر باریونی» باشد، که به معنا آن است که دارای هیچ اتمی نیست و به وسیله نیروی مغناطیسی به سمت مواد معمولی جذب نخواهد شد. ماده سیاه غیرباریونی شامل نوترینو و احتمالا" دارای اجزای دیگری مانند مواد فرضی ای چون «آکسیون» (axions) و «ابرمتقارن» (supersymmetric) می باشد. برخلاف ماده تاریک باریونی، ماده تاریک غیر باریونی در شکل گرفتن عناصر در ابتدای آفرینش نقشی نداشته و وجودش تنها به دلیل جاذبه گرانشی آن اثبات می شود. به علاوه، اگر همه اجزایی که ماده تاریک از آنها تشکیل شده باشد ابرمتقارن باشند، واکنش ها و برخوردهای آن ها با یکدیگر موجب نابودی آن ها شده و فراورده‌هایی قابل مشاهده نظیر فوتون و نوترینو حاصل می شوند.

با اینکه وجود ماده تاریک در جهان مهم و ضروری به نظر می رسد، اما هنوز مدارک و دلایل قطعی مبنی بر وجود این ماده و طبیعت آن به دست نیامده است. با این وجود تئوری ماده تاریک به عنوان قابل قبول ترین فرضیه برای توجیه انحراف در حرکت وضعی کهکشان است. سرعت چرخشی ستاره‌ها در کهکشان‌ها از رابطه‌ای که از قوانین کپلر انتظار داریم پیروی نمی کند و برحسب فاصله از مرکز کهکشان ثابت است. برای توضیح این پدیده باید توزیع جرم در کهکشان به طور خطی با شعاع زیاد شود، اما این توضیح با مشاهدهٔ کهکشان‌ها در قسمت مرئی که نشان می‌دهد بیشتر جرم در ناحیه مرکزی متراکم شده است ناسازگار است. بنابراین فرض می‌شود که این جرم نایافته از مادهٔ تاریک (که آن را نمی‌بینیم) ساخته شده باشد. چند فرضیه دیگر نیز، مانند فرضیه موند (MOND) و فرضیه توز (TeVeS) برای توجیه این موضوع مطرح شده اند، اما هیچ کدام به اندازه نظریه ماده تاریک در مجامع علمی مقبولیت پیدا نکرده اند.





طبقه بندی: ماده تاریک، 
شنبه 14 شهریور 1388 توسط محسن | نظرات ()
اثبات وجود ماده تاریک

جاذبه دلیل وجود ماده تاریک

وجود یک پدیده را از دو روش می توان اثبات کرد:مشاهده مستقیم پدیده یا مشاهده تاثیر آن بر پدیده هایی که راحت تر مشاهده می شوند.

این مطلب که در آسمان شب چیزهایی هست که به راحتی دیده نمی شود و همیشه مورد توجه بوده است. هنگام استفاده از تلسکوپ یا رادیو تلسکوپ فقط اشیایی رصد می شوند که از خود نور یا امواج رادیویی گسیل می کنند. اما هر پدیده ای این خصوصیات را ندارد حتی سیاره خودمان زمین نیز به علت تاریکی بیش از حد قابل مشاهده نیست.

خوشه های کهکشانی

مقدار قابل توجهی ماده در بررسی خوشه‌های کهکشانی وجود دارد که ما نمی توانیم به آسانی آنها را ببینیم. خوشه های که از تجمع چند صد تا چند هزار کهکشان یا کهکشان های تک در فضا بوجود آمده اند. در دهه 1930، zwicky، Smith، دو خوشه تقریبا نزدیک به هم Coma و Virgo را از لحاظ کهکشان های تشکیل دهنده و سرعت خوشه ها مورد بررسی قرار دادند، و سرعتی که بدست آوردند چیزی بین 10 تا 100 برابر مقداری بود که انتظار داشتند.

معنی این چیست؟ در یک گروه از کهکشان ها مثل خوشه تنها نیروی موثر بر کهکشان ها گرانش است و این گرانش اثر کششی کهکشان ها بر یکدیگر است که باعث بالا رفتن سرعت آنها می شود.

سرعت می تواند مقدار ماده موجود در کهکشان را به دو طریق مشخص کند:

جرم خوشه ها

جرم بیشتر کهکشان باعث می شود نیروی شتاب دهنده به کهکشان نیز بیشتر شود.

شتاب و سرعت خوشه ها

اگر شتاب یک کهکشان خیلی زیاد باشد می تواند از میدان جاذبه خوشه خارج شود. اگر شتاب کهکشان بیش از سرعت فرار باشد، خوشه را ترک خواهد کرد.

به این ترتیب همه کهکشان ها سرعتی پایین تر از سرعت فرار (گریز) خواهند داشت. و با این نگرش می توان جرم کل خوشه را حدس زد که مقدار قابل توجهی از میزان مشاهده شده است. با این حال این نظریه به علت اینکه مبنی بر مشاهده بود و مشاهدات غالبا با اشتباه همراهند مدت طولانی مورد توجه قرار نگرفت.

هنگامی که چیزی به وسعت یک خوشه کهکشانی نگاه می کنید با اینکه ممکن است سرعت ها زیاد باشند در مقابل وسعت خوشه ها چیزی به حساب نمی آیند پس مشاهده مداوم یک خوشه در طی چندین سال تصویر یکسانی از آن بدست می دهد. ما نمی توانیم کهکشان هایی را که بدون الگو حرکت می کنند با دقت ببینیم. پس یک کهکشان با سرعت زیاد ممکن است از خوشه جدا شده باشد یا اصلا متعلق به خوشه نباشد. حتی ممکن است بعضی از کهکشان ها فقط مقابل کهکشان های دیگر در راستای خط دید آنها باشند. با این حساب این کهکشان گمراه کننده خواهد بود.

منحنی حرکت انتقالی کهکشان ها.

دلایل قابل اعتماد تری در دهه 1970 در پی اندازه گیری منحنی های دوران کهکشان ها ارایه شد. علت قابل اعتماد تر بودن آنها این است که اطلاعات موثق تری در مورد تعداد یشتری کهکشان دست می دهند.

از گذشته می دانستیم که کهکشان ها حول مرکز شان دوران دارند درست شبیه به چرخش سیارات به دور خورشید و مانند سیارات از قوانین کپلر پیروی می کنند. این قوانین می گویند سرعت چرخشی حول یک مرکز فقط به فاصله از مرکز و جرم موجود در مدار بستگی دارد.

پس با پیدا کردن سرعت چرخش یک کهکشان می توانیم جرم موجود در کهکشان را محاسبه کنیم. همان طور که در کناره های کهکشان میزان نور به سرعت کم می شود انتظار می رود سرعت چرخش نیز پایین بیاید ولی این اتفاق نمی افتد و سرعت در همان میزانی که محاسبه شده بود ثابت می ماند و این مطلب آشکارا نشان می دهد در کناره های کهکشان جرمی وجود دارد که ما نمی بینیم. این آزمایش در مورد چندین کهکشان حلزونی - از جمله کهکشان راه شیری خودمان - انجام شده و هر بار به همین نتیجه رسیده است. و این محکمترین و بهترین اثبات برای وجود ماده تاریک است.





طبقه بندی: ماده تاریک، 
شنبه 14 شهریور 1388 توسط محسن | نظرات ()
مواد تشکیل دهنده ماده تاریک

ماده معمول :

سیارات

ماده تاریک ممکن است از چیزهای معمولی مثل جنس سیارات تشکیل شده باشد، ولی سیاراتی مثل زمین به اندازه کافی جرم ندارند، پس ممکن است ژوپیترها تشکیل دهنده ماده تاریک باشند.

اما این نظریه چندین مشکل دارد، اول اینکه ما فرض کرده ایم سیارات فقط در اطراف ستارگان شکل گرفته اند، بنا بر این ستارگان به میزان بسیار کمی جرم آن ها را بالا می برند. با این حساب امگا = 0.005 خواهد بود که برای تشکیل دادن 88% جرم عالم کافی نیست.

دومین و مهمترین مشکل از ترکیب هسته ای مهبانگ (big bang nacleosynthesis) ناشی می شود. در لحظه تولد عالم وقتی مهبانگ رخ داد عالم ماده ای بسیار گرم تشکیل شده از انواع ذرات بود، در حالی که عالم بزرگ و بزرگتر و به سردی می گرایید ذرات ماده معمول مثل الکترون، نوترون و پروتون ها نیز سرد می شدند و اتمهای مواد موجود در عالم را تشکیل می دادند. غالب این اتمها مربوط به هلیوم و هیدروژن هستند.

BBN یک تئوری موفق است که نه تنها هیدروژن و هلیوم را به عنوان بیشترین عناصر جهان معرفی می کند بلکه نسبت آنها را نیز به درستی بیان می کند.

اما مسئله ای وجود دارد. مقدار هر ماده ای که تشکیل می شود به میزان ماده معمول تشکیل دهنده اتم (ماده بارنوییک) بستگی دارد و BBNمقدار این ماده را برای عالم کنونی چیزی در حدود امگا = 0.1 پیش بینی می کند.

باید توجه کرد که این میزان ماده بارنوییک برای مواد قابل مشاهده در عالم ما زیاد است در نتیجه مقداری ماده معمول تاریک (از جمله سیارات و ستارگان سوخته) وجود دارد اما این مواد نمی توانند توجیه کننده سرعت خوشه و منحنی دوران آنها باشند.

ستارگان تاریک - ژوپیترها، کوتوبه های قهوه ای، کوتوله های سفید

ماده معمول دیگری که می تواند تشکیل دهنده ماده تاریک باشد ستارگانی هستند که جرم کافی برای سوختن و درخشان شدن ندارند- کوتوله های قهوه ای - یا ژوپیترها - ژوپیترها کوتوله هایی به مراتب (حدود 10 برابر) سنگین تر هستند و به صورت ستارگان بسیار کوچک و کم نور فعالیت دارند. اما این احتمالات مثل سیارات در مقابل BBN با مشکل مواجه می شوند و باز باریون کافی وجود ندارد. احتمال این نیز می رود که نظریه BBNاشتباه باشد ولی چون این نظریه تا کنون بسیار موفق بوده است به دنبال انتخاب های دیگری برای ماده تاریک هستیم.

ماده عجیب

این ماده آنقدر ها هم عجیب نیست فقط ماده ای است که الکترون، نوترون و پروتون ندارد. بسیاری از چنین ذرات شناخته شده اند و چند مورد از آن ها در حد تئوری هستند تا بتوان مشکل ماده تاریک را حل کرد.

نوترینوها:

نوترینوها ذرات بدون جرمی هستند که وجودشان ثابت شده و لی دلایلی وجود دارد که نشان داده گاهی اوقات جرم بسیار کوچکی دارند. در عالم مقدار بسیار زیادی از این ذرات وجود دارد، با این حال حتی یک جرم بسیار کوچک تر برای ماده تاریک پر اهمیت است. جرمی به اندازه 5000/1 جرم الکترون، امگایی به اندازه 1 بدست می دهد.

ویمپ ها (WIMPs)

بیشتر انتخاب های ماده عجیت در دسته ویمپ ها - Weakly Interaching massive particles - قرار می گیرند. ویمپ ها دسته ای از ذرات سنگین هستند که به سختی با ذرات دیگر واکنش می دهند از این ذرات می توان در تراسنیو ها و آکسیون ها را نام برد.





طبقه بندی: ماده تاریک، 
شنبه 14 شهریور 1388 توسط محسن | نظرات ()
سوال و پرسش نجومی پیرامون ماده تاریک

در سال 1933 فریتز زوییكی منجم آمریكایی سوییسی تبار پرده از رازی برداشت كه اكنون نیز منجمان در پی چند و چون آنند. زوییكی دریافت كه در عالم بیش از آن كه می بینیم ماده وجود دارد و این ماده نامشهود نظر منجمان را سخت به خود مشغول كرده است، چرا وجود آن بر چگالی عالم تاثیر می گذارد. در آغاز منجمین این مجهول را "ماده گمشده" نامیدند. اما این اصطلاح درستی نبود، چیزی در این میان گم نشده است. محاسبه زوییكی نشان داد كه این ماده وجود دارد، فقط ما نمی توانیم آن را ببینیم از این رو نام دیگری بر آن گذاشتند: "ماده تاریك".

مجری: امروزه كیهان شناسان این حقیقت را برای ما روشن ساخته اند كه ما فقط یك صدم از كل جرم كیهان را به صورت ماده ای روشن، به صورت اجرام قابل رویت درآسمان می بینیم. به راستی برای این معمای كیهانی چه پاسخی وجود دارد؟ فكر می كنم در دهه 1940 به بعد برای چند دهه ذهن تمام كیهان شناسان معطوف به موضوعی مجهول بود، كه امروزه آن را ماده تاریك می دانیم. سیر دانستن بشر درباره ماده تاریك از كجا آغاز شد؟

 دكتر راهوار: اولین بار در میان منجمان، زوییكی بود كه كهكشان ها را مطالعه كردند و دیدند كه كهكشان ها آن چیزی كه ما می بینیم، نیستند با تو جه به جرم آنها، آن حركت را ندارند و سوال این بود این حركت را چگونه می توان توضیح داد. باید مقداری ماده تاریك در كهكشان باشد تا آن حركت را براساس آنچه كه ما از فیزیك می شناسیم، به دست بیاد و سازگار باشد با قوانینی كه ما می شناسیم. می توان خیلی ساده این موضوع را با یك آزمایش نشان داد. فرض كنید ما به یك سیاره ای رفته ایم كه جرم آن را نمی دانیم. یا این كه جرم آن با یك روش دیگری اندازه گیری كنیم. مثلا اگر چگالی سیاره را بدانیم و بعد شعاع و حجم آن را اندازه گیری كنیم، می توانیم بفهمیم كه جرم آن چقدر است. از طرف دیگر می توانیم جرم آن را با استفاده از قوانین گرانش اندازه گیری كنیم. مثلا اگر یك سكه را از ارتفاع نیم متری رها كنیم و با یك كرنومتر زمان افتادن آن را اندازه گیری كنیم، می توانیم شتاب گرانشی آن سیاره را به دست بیاوریم و به این ترتیب می توانید جرم آن را حساب كنیم. ما معمولا در منظومه شمسی روی ستاره ها مشكلی نداریم. جرمی كه قانون گرانش به ما می گوید با جرمی كه از روش های دیگری می توانیم تخمین بزنیم این دو تا با همیشه با هم برابرند. ولی زمانیكه به مقیاس ها بزرگتر برویم مثلا در مقیاس كهكشانی می توانیم توزیع ستاره ها را بشماریم و بعد از روی توزیع ستاره ها بفهمیم كه جرم منطقه مورد نظر چه قدر است. حالا اگر نگاه كنیم به مركز ستاره ها در حول مركزكهكشان و از روی حركت آنها بخواهیم جرم كل كهشان را حساب كنیم این دو به اندازه یك مرتبه مقداری كه می شود ضریب ده با هم تفاوت دارند. جرمی كه از روی مشاهده مستقیم ستاره ها مثلا روی دیسك كهكشان اندازه گیری می كنیم و جرمی كه از روی قانون گرانش نیوتنی حساب می كنیم، به اندزه یك ضریب ده با هم اختلاف دارند؛ بنابراین سوال این است كه این جرمی كه ما نمی بینیم كجاست و چرا این طور شده است. هر چه قدر به مقیاس های بزرگتر كهكشانی وارد شویم وضع بدتر می شود وتفاوت بیشتر می شود و این همان چیزی است كه به آن ماده تاریك می گوییم. چند جهت برای حل این مسئله وجود دارد. اولین چیز این است كه مثلا زمانی ما به یك كهكشان نگاه می كنیم، ساختار این كهكشان یك هسته است كه عمدتا ستاره ها پیرند، بعد دیسك كهكشانی است و مولفه سوم ماده گم شده یا ماده تاریك است كه می تواند این دینامیك را به ما بدهد. اولین سوال این است توزیع و جرم این ماده باید چگونه باشد. اگر بخواهیم كه رفتار كهكشان منطبق باشد با آن چه ما از گرانش نتیجه می گیریم، باید هاله بسیار یزرگتر از آن چه كه با چشم دیده می شود، حول یك كهكشان قرار دهیم. مثلا اندازه شعاع یك كهكشان حدود ده كیلو پارسك و اندازه هاله حدود پنجاه تا شصت كیلو پارسك است. مثلا در نگاه به كهكشان مارپیچ برای این كه حركت این كهكشان با محاسبات گرانش منطبق باشد، ده برابر جرم روشن كهكشان باید حول این كهكشان را فرا بگیرد و آن را بپوشاند.

مجری: ماده تاریك كه جرمی به این وسعت را می پوشاند چیست؟

 راهوار: كسانی كه در فیزیك ذرات بنیادی كار می كنند معتقدند كه در مدل استاندارد ذرات بنیادی علاوه بر ذراتی كه ما به طور متعارف می شناسیم، مثلا همین ذارتی كه در اطراف ما هستند مثل الكترون و نوترون و فوتون ها، یك سری ذرات دیگر هم وجود دارند به نام "ذرات با اندر كنش ضعیف و با جرم زیاد"(vimp ). ممكن است كه هاله كهكشان را همین ذرات درست كرده باشند و این ذرات بدون برهم كنش هستند یعنی از كنار هم رد می شوند بدون این كه هیچ واكنشی اتفاق بیافتد. می توان این ذرات راآشكار كرد اما این كار بسیار سخت خواهد بود و كل ماده تاریك و هاله كهكشان از این ها تشكیل شده است. نظر دیگری هست كه می گوید این هاله كهكشان از ستاره هایی تشكیل شده است كه جرم لازم برای روشن شدن ندارند. زیرا هر ساختاری كه متراكم شود منجر به یك ستاره نخواهد شد و جرم آن باید از یك آستانه ای بیشتر شود. هر ستاره هر گاه جرمی بیشتر از یك دهم جرم خورشید داشته باشد شروع می كند به شعله ور شدن و نور دادن. پس بنابراین در هاله كهكشان می تواند ستاره هایی باشد كه جرم آنها كم است. معمولا در مركز كهكشان ستاره های پر جرم درست می شوند و هر چه قدر به طرف هاله بیاییم ستاره ها كم جرم تر می شوند و می توان به این ستاره ها عنوان ستاره های نارس اطلاق كرد. این ستاره های نارس می توانستند كاندید خوبی برای ماده تاریك باشند. منتهی این نظریه رد شد؛ به دلیل آزمایش ریز همگرایی گرانشی كه انجام شد. در این آزمایش ابرهای ماژلانی رصد می شد و بعد و مشاهده می شد كه اگر یكی از این ستاره های نارس از مقابل ستاره های پر نور رد می شد نورآن را تقویت می كرد، به دلیل همان همگرایی گرانشی. این آزمایش سیزده سال متوالی ادامه داشت و در این مدت ابرهای ماژلانی رصد می شدند و در نهایت این مساله رد شد كه ستاره های نارس همان ماده تاریك باشد.

مجری: چه گزینه های دیگری وجود دارد كه بتواند ماده تاریك و چیستی آن را توصیف كند؟

راهوار: مساله دیگر این است كه ما بیاییم و قوانین گرانش و دینامیك را عوض كنیم و اصلا فكر كنیم كه هیچ ماده تاریكی وجود ندارد. این قوانینی را طوری عوض كنیم كه در مقیاس منظومه شمسی درست كار كند و مقیاس كهكشانی بدون نیاز به ماده تاریك بتواند دوران دیسك كهكشانی را درست توضیح دهد، حركت نوسانی ستاره ها را در دیسك كهكشان به ما درست بگوید و خوشه كهكشانی را درست توضیح بدهد. یعنی عوض كردند قانون گرانش و قانون دوم نیوتن و این یك رهیافت جایگزین و تعمیم قانون گرانش است. بنابراین دو راه وجود دارد یكی این كه بگوییم ممكن است قانون گرانش درست كارنكند و باید شكل آن را عوض كنیم. راه دوم این است كه بیاییم و قانون دوم نیوتن را عوض كنیم و این یك رهیافتی است كه از 1985 شروع شده است. این ها تقریبا تا حدودی درست جواب می دهد ولی هدف نهایی وضع قانونی است كه بتواند از گستره منظومه شمسی و تا مقیاس بزرگتر همه را بدون نیاز به ماده تاریك درست جواب بدهد.

مجری: همان طور كه می دانیم نسبیت انیشتین توضیح كامل تر از قانون نیوتن است. آیا این پیش بیینی شما از به هم خوردن یا اصلاح قوانین فرا گیر باعث می شود نسبیت هم تحت تاثیر قرار بگیرد؟

 راهوار: نه این كه خود نسبیت ها هم عوض شود بلكه در حقیقت اصول نسبیت عام پا برجا است و این شكل قانون است كه عوض می شود. مثلا اگر می گوییم كه یك جرم معین فضا زمان را به یك میزان خم می كند، زمانی كه گرانش راتغییر می دهیم می گوییم همان مقدار جرم فضا زمان رابیشتر خمیده می كند و خمش بیشتر فضا زمان به معنای گرانش قوی تر است اما در كل اصول موضوعه نسبیت عام عوض نمی شود و فقط قانون گرانش را تعمیم می دهد. اگر گرانش نیوتن را یك حلقه در نظر بگیرید قانون گرانش نسبیت عام یك حلقه بزرگتر است كه در میدان های گرانش ضعیف تبدیل می شود به همان گرانش نیوتنی.

مجری: آیا در توزیع ماده تاریك در وسعت های مختلف هم اختلافی وجود دارد؟

 راهوار: می توان گفت كه ماده تاریك به مقیاس وابسته است. اگر شما در منظومه شمسی نگاه كنید مقدار ماده تاریك به قدری كم است كه می توان از آن چشم پوشی كرد. زیرا اثر خطای اندازه گیری بسیار بزرگ تر از اثر این ماده تاریك است، ولی در كهكشان هاله پنج تا شش برابر از ساختار خود كهكشان بزرگ تر است. . خوشه های كهكشانی باز بزرگ تر و بزرگ تر می شود هر چه قدر ساختار بزرگ تر می شود هاله ای كه ماده تاریك این را فرا می گیرد بزرگ تر خواهد بود.

 مجری: این چیزی كه ما از ماده تاریك قلمداد می كنیم چه بخشی از ماده تاریك ما را تشكیل می دهد؟

راهوار: طبیعتا قسمت عمده. حال اگر مساله انرژی تاریك را هم به آن اضافه كنیم، تنها فقط یك درصد از دنیا را ما می بینیم و بقیه آن دیده نمی شود و راه حل آن یا این است كه بگردیم ببینیم در كجای فیزیك ماده ای هست كه خیلی سخت دیده می شود و فرض كنیم ماده تاریك همان ماده است و یا این كه گرانش و قوانین را عوض كنیم.

کیهان شناسی که علم مطالعه آغاز، شکل گیری و تکامل علم است هنوز نمی داند 99% عالم را چه چیزی تشکیل می دهد. به نظر می رسد جزء غیر قابل مشاهده ای قسمت اعظم عالم را تشکیل می دهد که قابل شناسایی نیست.





طبقه بندی: ماده تاریک، 
شنبه 14 شهریور 1388 توسط محسن | نظرات ()
ماهیت ماده تاریک ناشناخته چیست؟ چگونه آن را بشناسیم؟

وجود یک پدیده را از دو طریق می توان اثبات کرد یکی مشاهده مستقیم آن پدیده و دیگری مشاهده تاثیرات آن پدیده بر محیط اطراف یا پدیده هایی که مشاهده آنها آسان تر است.

برای درک بهتر این موضوع به بررسی مختصری از نسبیت عام اینشتین می پردازیم:

آلبرت اینشتین پس از ارائه نظریه نسبیت خاص به اصلاح نظریه نیوتون پرداخت تا آن را با اصول نسبیتی تطبیق دهد. بنابر نظریه گرانش نیوتون دوجسم نیروی گرانشی برهم وارد می کنند. این نیرو متناسب است با جرم هرکدام، و تناسب معکوس دارد با مجذور فاصله آنها. در نظر نیوتون این نیرو آنی بر جسم وارد می شود یعنی اینکه به محض حضور جسم نیرو بر آن وارد می شود. پس اگر جسم نابود شود بلافاصله نیرویی که برجسم دیگر وارد می کند از بین خواهد رفت. اینشتین به نادرست بودن این نظر پی برد، چرا که هیج نیرو (هم چنین هیچ جسمی) نمی تواند سریعتر از نور منتشر شود. از این رو انیشتین نظریه خود براساس این که سرعت انتشار گرانش همان سرعت نور باشد ارائه کرد.انیشتین برای توضیح این مطلب بعد زمان را به سه بعد فضایی دیگر اضافه کرد در نتیجه مفهوم فضا- زمان را ایجاد کرد. سپس توصیف کردکه دراین صورت هر جرمی بدلیل ایجاد انحنا در فضا گرانش ایجاد می کند. بنابراین مفهوم نیرو از بین رفت. برای سادگی مطلب به جای فضای چهار بعدی یک مثال در فضای سه بعدی می زنیم یک صفحه لاستیکی را برروی یک چهارچوب کشیده شده است در نظر آورید. این صفحه صاف است. پس اگر تیله ای را برروی آن سر دهیم خط مستقیم را طی می کند. حال اگر یک توپ سنگین را برروی صفحه رها کنید. باعث می شود صفحه در اطرافش گود بردارد. اکنون اگر تیله را روی صفحه لاستیکی و درحوالی گول سنگین سر بدهید. انحنای صفحه لاستیکی باعث می شود که تیله مسیری منحنی دنبا کند. یک ناظر که نتواند انحنای سطح لاستیکی را ببیند خواهد گفت: توپ دارد نیرویی بر تیله اعمال و آن را از مسیر منحرف می کند ولی ما میدانیم نیرویی در کار نیست بلکه حرکت انحراف حرکت نتیجه انحنای صفحه است. فضا- زمان نیز تا حدودی به همین شکل است اگر جرمی در آن قرار بگیرد باعث انحنای آن می شود که حتی نور (که جرم ندارد) را منحرف می کند. بنابراین نیرو مفهوم خود را ازدست می دهد.

در نهایت بنا بر مطالب گفته شده این گونه می توان نتیجه گیری کرد که جرم منشا ایجاد جاذبه می باشد بنابراین هر جا جرمی وجود داشته باشد (خواه قابل مشاهده و خواه غیر قابل مشاهده) مطمئنا گرانشی نیز وجود دارد که این گرانش نیز با ایجاد انحرافاتی در مسیر نور می تواند قابل شناسایی توسط تلسکوپ های فضایی باشد.

همانطور که می دانید خوشه کهکشان ها و تعدادی از گروه های شناخته شده آنها بزرگ ترین اجرام جهان هستند. اندازه آنها از حدود تجمع های کوچک نظیر گروه محلی ما با 20 الی 30 عضو تا سیستم های کروی عظیم از کهکشان ها با دهها هزار عضو متغیر است.

اختر شناسان با مطالعه و بررسی حرکت این کهکشان های عضو و با استفاده از قوانین گرانشی توانسته اند جرم خوشه مورد نظر را به دست آورند. در بیشتر این محاسبات دیده می شود که جرم یک خوشه بیشتر از جرم کهکشان های عضو آن است در نتیجه بیشتر مواد تشکیل دهنده این خوشه ها( و جهان) به صورت گازهای داغ پراکنده، خرده سنگ ها و سیاه چاله ها و یا اجرام تاریک دیگرمی باشند.

به نظر می رسد که در اثر حرکت بسیار سریع کهکشان های عضو ( در یک محیط گازی) پرتوX گسیل می شود. محققان با مطالعات مبتنی بر پرتو X (با استفاده از آشکار ساز هایی با قدرت تفکیک بسیار بالا) قادرند گاز موجود در خوشه ها را شناسایی کنند و انگاه به ماهیت واقعی این " ماده ناپیدا" پی خواهند برد.

90 درصد از کل عالم تشکیل شده از ماده تاریک می باشد که قادر به دیدن آن نیستیم و اختر شناسان اوقات زیادی را صرف شناسایی و نقشه برداری از ماده ناشناخته می کنند.





طبقه بندی: ماده تاریک، 
شنبه 14 شهریور 1388 توسط محسن | نظرات ()
نظریه محققان در مورد ماده تاریک

محققان بر 2 نظریه متفاوت معتقدند:

1- ماده تاریک به شکل کروی پیرامون کهکشانها قرار دارد

2- این ماده به شکل صفحه‌ای در عالم پراکنده است

ولی از آنجایی که قادر به مشاهده ماده تاریک نمی باشند بنابراین اظهار نظر قطعی درباره هر یک از دو نظریه فوق برایشان کاری بسیار سخت محسوب می شود.

برخی از شبیه سازیهای رایانه‌ای نوین نشان می‌دهند صفحات غباری که اطراف برخی از کهکشانها وجود دارد، ممکن است کار یافتن مکان توزیع ماده تاریک را آسان کند. اکثر کهکشانها در صفحه استوایی خود صفحه‌ای از گاز و غبار دارند، اما آنچه اخترشناسان برای تعیین چگونگی توزیع ماده تاریک به آن نیاز دارند، صفحه‌ای غباری است که کمی نسبت به استوای کهکشان کج باشد. چنین صفحه‌ای اخترشناسان را به رانش گرانشی ناشی از توده ماده تاریک راهنمایی می‌کند. یافتن چنین کهکشانی کار سختی است، اما اخیرا کهکشان عدسی مانندی به نام NGC4753 یافت شده است که این خصوصیات را دارد.

این کهشکان از قدر 9.9 که در صورت فلکی سنبله واقع است و حدود 28 میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد. صفحه گازی پیرامون NGC4753 با ماده تاریک اطراف آن، مواد زیادی را از کهشکان دیگری ربوده است. این ربایش حدود 500 میلیون سال قبل یا حتی کمی دورتر از این روی داده است (زمان ربایش ماده از روی سرعت چرخش این کهکشان محاسبه می‌کنند).

صفحه گاز و غبار پیرامون این کهکشان حدود 15 درجه با صفحه چرخش آن زاویه دارد.

اگر این اختلاف زاویه وجود نداشت، کل صفحه در فضای اطراف کهکشان پخش می‌شد و کهکشان شکل مسطح‌تری می‌یافت، اما اکنون با این اختلاف زاویه سرعت و حرکت و حتی جهت حرکت تغییر می‌یابد، از همین تغییرات می‌توان به تمرکز مواد تاریک و توزیع آن در کهشکان پی برد. شبیه سازیهای رایانه‌ای که از داده‌های رصدی این کهکشان بدست آمده است، پیچ خوردگیهای فراوانی را در صفحه غباری پیرامون آن نشان می‌دهد.

در نهایت شبیه سازی که برای کهکشان NGC475 انجام شده است نشان می دهد که بیشتر ماده تاریک این کهکشان به صورت کروی پیرامون کهکشان قرار است و کمی هم دارای پخ شدگی می باشد (مثل یک همبرگر بزرگ!!!!).





طبقه بندی: ماده تاریک، 
شنبه 14 شهریور 1388 توسط محسن | نظرات ()
منابع

1.فلک را سقف...(کیهانشناسی برای همه)، دکتر رضا منصوری، طرح نو

2.شناخت گیتی، پروفسور باربارا رایدن، گردآوری و ترجمه: مهندس افشین آزادمنش

3.نجوم و اختر فیزیک مقدماتی جلد دوم اختر فیزیک، زیلیک و اسمیت. ترجمه دکتر جمشید قنبری و دکتر تقی عدالتی،انتشارات دانشگاه امام رضا(ع)

4.ساختار ستارگان و کهکشانها، نوشته پاول هاج، ترجمه توفیق حیدرزاده، انتشارات گیتاشناسی

5. سایت آموزش و پرورش استان خراسان

6.شبکه فیزیک هوپا





طبقه بندی: ماده تاریک، 
شنبه 14 شهریور 1388 توسط محسن | نظرات ()
آیا ماده تاریک ستارگان اولیه را تقویت کرد؟

     

بر اساس مطالعه ی جدیدی دانشمندان به این نتیجه رسیده اند که ممکن است اولین ستارگان که جهان اولیه را روشن می کردند توسط ماده تاریک تقویت می شده اند.محققان دانشگاه میچاگان ، این ستارگان اولیه را ستارگان تاریک می نامند و اظهار می کنند که حرارت و گرمای ماده تاریک  ، انرژی لازم این ستارگان را به جای واکنش های هسته ای تأمین می کرده است.

دانشمندان می گویند با توجه به تمرکز ماده تاریک در عالم اولیه ذرات فرضی با نام ویمپ ها (ذرات سنگین با تعامل ضعیف) درون ستارگان اولیه جمع شدند و و خود را برای تولید یک منبع حرارتی برای تقویت ستارگان ، نابود کردند.کاترین فریز و تیم وی اظهار داشتند:" ما رفتار ویمپ ها را در ستارگان اولیه مطالعه کردیم و دریافتیم که آنها می توانند اساسا تحول ستاره ای را تکمیل کنند.فرآورده های حاصل از نابودی ماده تاریک موجود در ستاره ها می تواند به دام بیفتد و انرژی لازم را برای گرم کردن ستاره و جلوگیری از رمبش(فرو ریختن) آن ذخیره کند."

فلسفه ی این بررسی و تحقیق این است که 95% جرم کهکشانها و خوشه های کهکشانی در قالب یک نوع ناشناخته از ماده و انرژی است.محققان همچنین می گویند : " اولین ستارگانی که در عالم شکل گرفتند ، یک مکان طبیعی برای جستجوی میزان نابودی ماده تاریک هستند.آنها دارای قرمز گرایی بسیار بالا هستند و زمانی شکل گرفته اند که عالم بسیار چگال تر از اکنون بوده است و در مرکز چگال هاله های ماده تاریک."

تمرکز ماده تاریک در آن زمان ، بسیار بالا بوده است و این بدین معناست که هر ستاره معمولی به طور طبیعی شامل مقادیر عظیمی از ماده تاریک بوده است.ستارگان تاریک با نابودی ذرات ماده تاریک که موجب آزاد شدن حرارت می شوند شکل می گیرند اما این تنها ویژه ستارگانی است که 400 برابر جرم خورشیدی هستند.به نظر می رسد که این امر امکان پذیر باشد زیرا ستارگانی که مقادیر کمتری ماده تاریک دارند با جاروب کردن ماده تاریک از فضای اطراف خود ، به طور طبیعی رشد خواهند کرد.ستارگان همچنان به رشد خود ادامه می دهند تا زمانیکه ماده تاریک برای تغذیه وجود دارد ، هنگامی که ماده تاریک به اتمام می رسد ، ستارگان می رمبند و به سیاهچاله تبدیل می شوند.

اگر آنها واقعا وجود داشته باشند ، ستارگان تاریک باید با تلسکوپهای آینده آشکار شوند و اگر آنها را بیابیم قادر به مطالعه ویمپ ها خواهیم بود و در واقع حضور ماده تاریک را می توانیم ثابت کنیم.





طبقه بندی: ماده تاریک، 
شنبه 14 شهریور 1388 توسط محسن | نظرات ()
كشف شواهدی از ماده تاریك در نزدیكی منظومه شمسی

دانشمندان در روز جمعه 15 آذر 1387 اعلام كردند كه ابزار بالن مانندی كه جهت تحقیقات جوی بر فراز قطب جنوب به پرواز در آمده به شواهدی دست یافته كه احتمالا نشان از توده بزرگی از ماده تاریك اسرار آمیز دارد. به گزارش سرویس «علمی» خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، دانشمندان معتقدند كه ماده كشف شده مجموعه بزرگی از ماده تاریك است كه تقریبا نزدیك به منظومه شمسی ما است. این ابزار تحقیقاتی مقدار غیر منتظره‌ای از الكترون‌های اشعه كیهانی بسیار پر انرژی را شناسایی كرده كه از یك منبع ناشناخته منتشر می‌شود. این منبع در فاصله حدود سه هزار سال نوری از منظومه شمسی واقع شده است. هر سال نوری معادل 10 تریلیون كیلومتر یعنی مسافتی است كه نور در یك سال طی می‌كند. برخی از دانشمندان در تشریح وجود ماده تاریك اظهار داشتند كه این الكترونها از ذرات ماده تاریكی ناشی می‌شوند كه با یكدیگر برخورد كرده‌اند. دانشمندان احتمال می‌دهند كه 25 درصد از كائنات را ماده تاریك تشكیل می‌دهد.





طبقه بندی: ماده تاریک، 
شنبه 14 شهریور 1388 توسط محسن | نظرات ()
ماده تاریک" یا "چسب کیهانی" چیست؟

    ایرنا- در آزمایشگاههایی در اعماق زمین، دانشمندان مجهز به پیشرفته ترین دستگاهها، سرگرم رقابت برای یافتن "ماده تاریک"، هستند. ماده ای نامریی که مانند یک چسب کیهانی، مانع از هم پاشیدن کهکشانها می شود.هرکس ماهیت ماده تاریک را کشف کند، یکی از بزرگترین معماهای دانش نوین را حل کرده است و مطمئنا به سمت جایزه نوبل روانه خواهد شد. اما این کار، صرفا فقط یک آزمون مغزی نیست. کشف رمز ماده تاریک، به همراه دستیابی به درک بهتری از یک نیروی مرموز دیگر به نام "انرژی تاریک" ، می تواند به کشف سرنوشت کهکشانها کمک کند. تلاشهایی که در گذشته برای یافتن این ماده، که بر اساس فرضیات موجود باید وجود داشته باشد، انجام شده تاکنون بی نتیجه بوده است اما این موضوع نتوانسته است حدود بیست گروه پژوهشی را از دنبال کردن اثری از 0این ماده در تاریکی معادن متروکه و چاههای عمودی تونلها، منصرف کند.ماشین های امروزی ردیاب "ماده تاریک" در مقایسه با نسل های قدیمی بسیار نیرومندتر هستند اما بهترین آنها نیز تاکنون نتوانسته است کوچکترین اثری از این ماده را ثبت کند. اکنون بسیاری از تیم ها در حال ساختن ردیاب های بزرگتر هستند و یا سعی می کنند برای شکار "ماده تاریک" فناوریهای مدرن را به کار گیرند. "شان کرول"، یک دانشمند فیزیک نظری در موسسه فناوری کالیفرنیا که خود شخصا در این تجربه های علمی شرکت ندارد، می گوید "اکنون در عصر طلایی جست وجوی ماده تاریک به سر می بریم و به نظر می رسد که شرایط برای وقوع یک اتفاق بزرگ در این زمینه فراهم است." دانشمندان معترفند که هنوز در مورد ماده تاریک، در تاریکی به سر می برند. براساس تئوری حاکم کنونی، این ماده از ذراتی بسیار کوچک و عجیب ساخته شده که از زمان "انفجار بزرگ" (Bang Big) درحدود 7/13میلیارد سال قبل باقی مانده اند. ماده تاریک که گمان می رود یک چهارم جرم کیهان را تشکیل می دهد، به این دلیل به این اسم نامیده می شود که هیچ نور یا حرارتی از خود خارج نمی کند.

    ستاره شناسان بخاطر کنش و واکنش جاذبه ای این ماده با ستارگان و کهکشانها پی به وجود آن برده اند.

    اما دانستن این موضوع که ماده تاریک وجود دارد، با دانستن این که ماهیت این ماده چیست، فاصله زیادی دارد. در اکثر تجربیات علمی، دانشمندان به دنبال ذرات فرضیه ای به نام  WIMPS هستند. این ذرات که اسم آنها از خلاصه ای از "ذرات پرجرم با تعامل ضعیف" تشکیل شده است، بزرگترین کاندیدای ماده تاریک هستند.ماشین های مجهزی که در زیر زمین کار گذاشته شده اند، همه منتظر لحظه نادری هستند که یک  WIMP به هسته اتم برخورد کند و موجب یک پس زنی الاستیک شود.این آزمایشها باید زیر زمین انجام گیرد تا اشعه های کیهانی روی نتایج آنها اثر نگذارند. "نیل اسپونر"، محقق ماده تاریک از دانشگاه شفیلد انگلستان داستان را به این گونه خلاصه می کند: " سوزنی در انبار کاه افتاده است و ما سعی می کنیم برای پیدا کردن سوزن، کاه را کنار بزنیم. اکنون برای رد کردن آنچه زاید است و یافتن رویدادی که در پی آن هستیم، باید فناوری بهتری داشته باشیم."آزمایشهای علمی زیرزمینی در یک معدن آهن متروکه در ایالت مینه سوتای آمریکا و در غارهای کانادا، فرانسه، ایتالیا، ژاپن و روسیه به آرامی جریان دارد. ماه گذشته بنیاد ملی علم آمریکا، معدن طلای متروکه ای در داکوتای جنوبی را به عنوان مکان یکی از بزرگترین و عمیق ترین نمونه از این آزمایشگاهها در جهان، انتخاب کرد. این معدن به اندازه یک دسته شش تایی از ساختمانهای امپایراستیت در زیر زمین است.رقابت برای یافتن ماده تاریک، بسیار شدید است و فیزیکدانان تلاش می کنند بهترین و مناسب ترین فناوری برای این آزمایشها را بیابند. تاکنون برای یافتن اثر محسوسی از ارتعاشات ناشی از برخورد یک  ،WIMP از سیلیکون فوق سرد و کریستالهای ژرمانیوم استفاده کردند. در شیوه های مدرن تر، از گازهایی مانند زنون و یا فناوری های نوظهوری مانند اتاقک های حبابی مایع فوق داغ، استفاده شد اما به گفته یک دانشمند فیزیک ذرات در دانشگاه شیکاگو، هیچیک از این روشها کامل نیستند و هریک مشکلات و محدودیتهای خاص خود را دارند.

    دانشمندان می دانند ممکن است روزی از آنها سوال شود که آیا واقعا مطمئنند آنچه در پی آن هستند، واقعی است؟ استیو اهلن، از دانشگاه بوستون که به اتفاق همکارانش در موسسه فناوری ماساچوست  MIT سرگرم ساخت نمونه ای از یک دستگاه مدرن زیرزمینی برای تحقیقات در زمینه ماده تاریک است، می گوید " هرقدر آزمایش عظیم باشد، بازهم ممکن است هیچ چیزی پیدا نشود."تاکنون چند بار زنگها بیهوده به صدا درآمده اند. در سال 2000 دانشمندان ایتالیایی که در یک آزمایشگاه زیرزمینی در نزدیکی رشته کوه "گران ساسو" فعالیت می کنند، ادعا کردند که نشانه ای از ماده تاریک را ردیابی کرده اند.

    اما هیچکس نتوانست این نتیجه را تکرار کند و در محافل علمی شمار اندکی ممکن است این ادعا را قبول داشته باشند. از آن زمان به بعد، محققان ایتالیایی سرگرم کار روی یک ردیاب نسل دوم بوده اند و پیش بینی می کنند تا سال آینده نتایج تازه ای را ارایه نمایند. در بهار امسال، یک گروه رقیب به رهبری "النا اپرایل"، از دانشگاه کلمبیا که در "گران ساسو" نیز فعالیت می کند، در یک نشست علمی گفت پروژه گازمایع ابداعی گروه وی هب نام  XENON10 در مقایسه با ردیاب  CDMS حساس تر است و صداهای زمینه ای بیشتری را حذف می کند. اپرایل که با اعلام این موضوع دیگر پژوهشگران را شگفت زده کرد، گفت "هرقدر حساسیت دستگاهها بیشتر باشد، حقیقت نزدیکتر می شود." برنار سادوله از دانشگاه تکنولوژی کالیفرنیا در برکلی و سخنگوی CDMS  معتقد است استفاده از چند فناوری در جست وجوی ماده تاریک بسیار مفید است زیرا می توان نتایج به دست آمده از راههای مختلف را در کنار هم قرار داد و آنها را با یکدیگر کنترل کرد. او می گوید که گروه پژوهشی او از سال گذشته سرگرم جمع آوری اطلاعات از طریق دستگاههای ارتقا» یافته ردیاب بوده است و پیش بینی می کند که این گروه رهبری خود را از لحاظ حساسیت دستگاه ردیاب دوباره به دست آورد. تلاش برای یافتن ماده تاریک، به دهه 1930 برمی گردد که در آن زمان، "فریتس تسویکی" از دانشگاه فنی کالیفرنیا "کل تک"، درحالی که با تلسکوپ به آسمان نگاه می کرد، با مشاهده حرکات کهکشانی به این نتیجه رسید که در کیهان جرم گمشده ای وجود دارد. جا افتادن این فکر در اذهان دیگر دانشمندان و دانش پژوهان مدتها طول کشید اما اکنون جست وجوی ماده تاریک، به یک شکار علمی پررقابت زیرزمینی تبدیل شده است. ساخت ردیاب های ماده تاریک پرهزینه است و ارتقا» و عملیاتی کردن آنها از آن هم پرهزینه تر است. اکنون بودجه بسیاری از پروژه ها توسط مجموعه ای از منابع مختلف تامین می شود. برای مثال، بنیاد ملی علوم از سال مالی 2000 روی شش پروژه، از جمله  CDMS و  XENON10 حدود31 میلیون دلار سرمایه گذاری کرده است. دانشمندان در فضا نیز به دنبال ماده تاریک می گردند. ناسا قصد دارد سال آینده تلسکوپ "گلاست  GLAST رابرای مطالعه در مورد انفجارهای اشعه گاما، که ممکن است از برخوردهای ماده تاریک حاصل شده باشد، به فضا بفرستد.

    این امکان نیز وجود دارد که دانشمندان حتی قبل از آنکه وجود ماده تاریک را در کهکشانها و یا در زیر زمین تایید کنند، آن را در آزمایشگاه تولید کنند، مثلا در برخورددهنده بزرگ هالدرون که در اعماق زمین در مرز سوییس و فرانسه قرار دارد. پژوهشگران در همه جستجوهای خود فقط به دنبال  WIMPS نیستند.

    "آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور" با اجرای پروژه ای تحت عنوان "تجربه ماده تاریک اکسیون" ، به دنبال یک ذره فرضیه ای دیگری به نام "اکسیون  "axion است. نخستین مرحله این پروژه در سال 2003 بدون ثبت هیچ نشانه ای از ماده تاریک، پایان گرفت. اما اخیرا وزارت انرژی آمریکا برای ارتقا» کیفی این آزمایشها، چراغ سبز نشان داده است. هیچکس نمی داند جست وجوی ماده تاریک تا چه زمان ادامه خواهد یافت. لسلی روزنبرگ، یک سخنگوی پروژه "اکسیون" گفت "هنوز جام جهان نما کدر است اما روزی ماهیت ماده تاریک روشن خواهد شد."





طبقه بندی: ماده تاریک، 
شنبه 14 شهریور 1388 توسط محسن | نظرات ()
ابرنواخترها، ماده تاریک را فراری می‌دهند

شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان می‌دهد چگالی پایین ماده تاریک در کهکشان‌ها و تعداد اندک کهکشان‌های کوتوله به انفجارهای ابرنواختری ارتباط دارد

مشاهدات جدید نشان می‌دهد ماده تاریکی که پیش‌از این تصور می‌شد با چگالی بسیار زیادی در مرکز کهکشان فشرده شده باشد، آن‌قدرها هم چگال نیست. دانشمندان حدس می‌زنند انفجار ستارگان سنگین و پیر در مرکز کهکشان، موجب پف کردن توده‌های ماده تاریک و درنهایت کم چگال شدنشان می‌شود. این انفجارهای ابرنواختری را می‌توان عامل اصلی کسری اسرارآمیز تعداد کهکشان‌های کوتوله جهان نیز به‌شمار آورد.

بیش از 80 درصد از ماده موجود در کیهان به شکلی اسرارآمیز و غیرقابل دیدن وجود دارد. دانشمندان می‌توانند اثرات گرانشی این مواد را اندازه‌گیری کنند، اما توانایی شناساییشان را ندارند و از این رو آنها را ماده تاریک نام نهاده‌اند. شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان داده ‌است که چگونه در جهان آغازین، توده‌های مواد تاریک در گازهای معمولی ادغام شدند، کهکشان‌هایی کوچک را به‌وجود آوردند و در طول میلیاردها سال، این کهکشان‌های کوتوله با ادغام در یکدیگر، مجموعه‌های ستاره‌ای عظیمی مانند کهکشان راه‌شیری را به‌وجود آوردند.

اما این شبیه‌سازی‌ها معمای جدیدی را نیز مطرح کرد. نتایج به وضوح نشان می‌داد چگالی مواد تاریک در مرکز کهکشان باید به سرعت افزایش یابد؛ اما رصد حرکت ستارگان در مرکز کهکشان‌ها نشان می‌دهد که هسته‌های تاریک کهکشان‌ها بسیار متورم است و چگالی ماده تاریک تا هزاران سال نوری ثابت است. سرگئی ماشچنکو، استاد دانشگاه مک‌مستر در همیلتون کانادا در این مورد می‌گوید: بیش از ده سال است که فهمیده‌ایم چنین اختلافی وجود دارد

اخترشناسان تاکنون چندین راه‌حل برای رفع این اختلاف ارایه داده‌اند. به‌عنوان مثال، آنها مدتی فکر می‌کردند نیروی میان ذره‌ای دیگری غیر از گرانش وجود دارد که موجب برخورد ذرات با یکدیگر و درنهایت پخش‌شدن آنها در فضا می‌شود؛ چیزی شبیه به حرکت توپ‌های بیلیارد. اما به تازگی، ماشچنکو و همکارانش نشان داده‌اند که چگالی ملایم ماده تاریک در مرکز کهکشان در اثر انفجار ستارگان سنگینی پدید می‌آید که به آخر عمر خود رسیده‌اند. این انفجارهای ابرنواختری در بیشینه درخشندگی خود؛ کهکشان مادر را تحت‌الشعاع قرار می‌دهند.

چند سالی بود که ماشچنکو به این نتیجه رسیده بود که امواج ضربه‌ای ابرنواخترها، تلاطم‌های شدیدی را در گازهای میان‌ستاره‌ای کهکشان ایجاد می‌کند و اختلال‌های گرانشی این مواد به نوبه خود، چگالی مواد تاریک را تغییر دهد. برای آزمودن این ایده، او و همکارانش از یک ابررایانه استفاده کردند تا چگونگی تحول یک کهکشان کوچک نخستین را بررسی کنند، کهکشانی که چگالی ماده تاریک هسته‌اش در آغاز بسیار زیاد بود. همان‌طور که انتظار می‌رفت، تنها هشتاد انفجار ابرنواختری در هر یک میلیون سال کافی بود تا پس از حداقل یکصد میلیون سال، چگالی بسیار زیاد ماده تاریک را به مقادیر رصد‌شده نزدیک کند. هشتاد ابرنواختر در هر میلیون سال، مقدار پذیرفته‌شده‌ای برای تحولات کهکشان‌های کوتوله است و در بسیاری از مدل‌های تحول کهکشانی استفاده می‌شود.

اما این شبیه‌سازی معمای دیگری را نیز پاسخ داد. مشاهدات رصدی نشان می‌دهد جهان دارای تعداد بسیار اندکی کهکشان کوتوله است که برخلاف کهکشان‌های معمولی با صدها میلیارد ستاره ، تنها میزبان چند میلیارد ستاره هستند؛ اما شبیه‌سازی‌های کیهانی تعداد این کهکشان‌های کوچک را بسیار بیشتر تخمین می‌زنند. شبیه‌سازی ماشچنکو نشان داد چگالی پایین ماده تاریک در هسته این کهکشان‌ها سبب شده است نیروی گرانش کهکشان برای حفظ کهکشان خیلی کارآمد نباشد و هر برخورد ساده‌ای با یک کهکشان بزرگ‌تر به متلاشی شدن کهکشان کوتوله منتهی شود. از این رو است که کسری بسیار زیادی بین پیش‌بینی‌ها و مشاهدات کهکشان‌های کوتوله دیده می‌شود





طبقه بندی: ماده تاریک، 
شنبه 14 شهریور 1388 توسط محسن | نظرات ()
در جستجوی ماده تاریک

ماده تاریك كمتر از آنچه از اسمش بر می آید تاریك و مجهول است . اخیرا یك آشكارساز سوار بر بالن ، نشانه ماده تاریك را آشكار ساخته است . این آزمایش تعداد زیادی از الكترونهای با انرژی بالا را كه از فضا می آیند ، اندازه گیری كرده است . آشكارسازی این همه الكترون از یك نوع ، بسیار شگفت انگیز است.

الكترونهای با انرژی بالا كه در تبدیل ستارگان به ابرنواختر شتابدار میشوند ، در سراسز فضا یافت میشوند . اما یك آشكارساز سوار بر بالن به نام "گرماسنج یونیزه شده رقیق پیشرفته" یا  Advanced Thin Ionization Calorimeterو یا به اختصار ATIC كه بر فراز قطب جنوب پرواز میكند ، 70 الكترون انرژی بالای بیشتر از سطح پایه عادی ، منسوب به انفجارهای ابرنواختر را شناسایی كرده است.

"جان وفل" از دانشگاه ایالتی لوئیزیانا كه این آزمایش را رهبری میكند میگوید كه دو تفسیر احتمالی وجود دارد.

الكترونها میتوانند از یك شیء اختر فیزیكی نزدیك ، مانند یك تپ اختر كه در 3000 سال نوری زمین واقع است بیایند . اما گروه وی 4 سال در تلاش برای هماهنگ كردن سیگنالها با چنین شیئی بودند و هنوز نظیر مناسبی پیدا نكرده اند.

تفسیر دیگر این است كه زمانیكه دو ذره ماده تاریك با هم برخورد كرده و همدیگر را نابود كنند ، الكترونها تولید میشوند . انرژی الكترونهای رصد شده كه محدوده آنها بین 300 تا 800 گیگا الكترون ولت است این فرضیه را تقویت میكند.

وفل میگوید: "هیچ چیز وجود ندارد كه ما درا خترفیزیك یا فیزیك انرژی بالا بشناسیم و در این محدوده انرژی اتفاق بیفتد."

ابعاد اضافی:

سیگنال در 560 گیگا الكترون ولت به نقطه اوج خود میرسد و پس از آن در 800 گیگا الكترون ولت به سرعت به سطح پایه كاهش پیدا میكند.

به گفته وفل ، این نشانه ای است كه اگر یك نوع ذره مرموز به نام ذره "كالوتسا - كلاین" یا Klein - kaluza ، علت ماده تاریك بود ، با نقطه اوجی در 560 گیگا الكترون ولت مطابق با جرمش ، انتظار میرفت.

این ذره یك WIMP یا "ذره تقابل ضعیف پر جرم" است . WIMP یكی از محتمل ترین انتخابها برای ماده تاریك است و از نظریه هایی كه جهان را دارای دارای ابعاد اضافی فرض میكنند می آید . این اعاد اضافی را فقط میتوان توسط مشاهده WIMP ها كه در چهار بعد آشنا - سه بعد مكان و یك بعد زمان - نفوذ میكنند شناسایی كرد.

چندین سال گذشته برای جستجوگران ماده تاریك مفید بوده است . در سال 2007 ماهواره WMAP ناسا كه تابش بازمانده از مه بانگ را اندازه گیری میكند ، یك فزونی میكروموجها را از اطراف مركز كهكشان راه شیری دریافت كرده است . این "ابهام WMAP" میتواند حاصل تشعشعات ایجاد شده در زمانی باشد كه ذرات ماده تاریك به هم برخورد میكنند.

بقیه سیگنالها:

چند ماه پیش گروه دیگری نشانه های امیدوار كننده ای از ماده تاریك در اندازه گیری های پادماده انجام شده به وسیله یك آشكارساز به نام PAMELA پیدا كردند.

پس چگونه نتایج حاصل از آزمایش اخیر موسوم به ATIC با این ها مطابقت میكند؟

با وجود اینكه داده های PAMELA یك محدوده انرژی متفاوتی از سیگنال ATIC را شامل میشود ، وفل معتقد است كه: "هیچ اختلافی بین ATIC و PAMELA وجود ندارد ، حداقل در شكها و تردیدهایی كه در روی داده های حاضر وجود دارد".

اما ATIC ، 200 مرتبه پتانسیل ماده تاریك ، بیشتر از آنچه كه WMAP در مركز كهكشانی یافت كرده را تشخیص داده است.

تلاشها ادامه دارد:

با تمام پرسش های بی جواب ، آیا ما هرگز قادر به گفتن این موضوع هستیم كه ماده تاریك شناسایی و دیده شده است؟ وفل گمان میكند آزمایشهایی مانند تلسكوپ فضایی پرتوی گامای "فرمی" كه به تازگی به فضا فرستاده شده است ، باید به كشف كردن منابع احتمالی جدید ماده تاریك ادامه دهد . این منابع بایستی در طول موج های دیگر و با وسایل دیگر مطالعه شوند تا مشخصاتشان معلوم شود.





طبقه بندی: ماده تاریک، 
شنبه 14 شهریور 1388 توسط محسن | نظرات ()
(تعداد کل صفحات:2)      1   2  


این وبلاگ با هدف افزایش اطلاعات نجومی شما تاسیس شده است امیدواریم که اطلاعات ما مورد استفاده و رضایت شما قرار گیرد . ما را از انتقادات و پیشنهادات خود بهره مند سازید . به دلیل نتایج حاصل شده از نظر سنجی سعی می کنیم تا پست ها را به گونه ای بنویسیم تا بیشتر مورد استفاده دانش آموزان عزیز قرار بگیرد .متشکریم
پست الکترونیک
تماس با مدیر
RSS
ATOM
آتشفشان ها در فضا (9)
تلسکوپ ها (20)
اسطرلاب (12)
ماده تاریک (15)
کتب نجومی (42)
کهکشان ها (32)
تاریخچه نجوم (11)
کسوف و خسوف (33)
مقالات جالب نجومی (44)
وسایل و ابزار نجومی (50)
دانشمندان علم نجوم (64)
اصطلاحات نجومی (130)
منظومه شمسی (41)
درباره علم نجوم (20)
نجوم در اسلام (43)
اجرام آسمانی (120)
دنباله دار ها (18)
سحابی ها (15)
ماهواره ها (39)
سیارک ها (15)
سیاه چاله (17)
ستارگان (31)
آموزش (115)
احسان
محسن
مهر 1391
شهریور 1391
فروردین 1389
بهمن 1388
آذر 1388
مهر 1388
شهریور 1388
مرداد 1388
تیر 1388
خرداد 1388
اندازه گیری فاصله ی زمین تا خورشید با استفاده از روش Huddle
اندازه گیری فاصله ی زمین تا خورشید با استفاده از روش Halley
کهکشان کارت ویل
نکات جالب در مورد فضا
هاله تاریک (Dark halo)
نوار راه شیری
کهکشان راه شیری
کهکشان اندروما
ناحیه ساختار مارپیچ
شبه کره بسیار عظیم
برامدگی های کهکشانی
بازو های مارپیچی
کهکشان مار پیچی ( قسمت دوم )
کهکشان های نامنظم(قسمت دوم)
ویژگی کهکشان ها
لیست آخرین مطالب