تأثیر امواج گرانشی در شناخت ماده تاریک

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، تیمی از ستاره‌شناسان روشی برای استفاده از امواج گرانشی برای مطالعه پدیده اسرارآمیز «ماده تاریک» ارائه کرده‌اند. هدف این تحقیق، طراحی مدل‌های کامپیوتری متفاوتی از امواج گرانشی است برای فهمیدن این موضوع که امواج گرانشی حاصل از ادغام سیاه‌چاله‌ها در کیهان‌هایی با انواع مختلف ماده تاریک، چگونه خواهند بود.

«ماده تاریک» بخش گمشده و نامرئی از جرم کیهان است. درواقع ماده تاریک از جنس ماده است و چیزی از خود تابش نمی‌کند. برای اولین بار ماده تاریک توسط فریتز زویکی (Fritz Zwicky) ستاره‌شناس سوئیسی در سال ۱۹۳۳ مشاهده شد. زویکی به این نتیجه رسید که با احتساب ماده درخشان راه شیری سرعت و دینامیک کهکشان‌های کوچک اطراف راه شیری از جنبه رصدی با نظریه سازگار نیست و به نظر می‌رسد یک‌بخشی جرم گم‌شده در کهکشان وجود دارد؛ و ازآنجا ایده ماده تاریک مطرح شد.

هنگامی‌که دو جرم عظیم باهم برخورد می‌کنند، مانند زمانی که دو سیاهچاله باهم ادغام می‌شوند، نیرو‌ها می‌توانند باعث خمیدگی فضا-زمان شوند و امواجی به نام امواج گرانشی ایجاد کنند. این امواج گرانشی را می‌توان حتی از میلیون‌ها سال نوری دورتر تشخیص داد و درواقع راهی است برای یادگیری رویداد‌های شگفت‌انگیز در نقاط دوردست کیهان.

با مقایسه این مدل‌های کامپیوتری با آنچه در دنیای واقعی دیده می‌شود، می‌توان بیشتر درباره نوع ماده تاریک دانست. دانشمندان می‌دانند که ماده تاریک با نور برهمکنش نمی‌کند، اما بعضی از افراد فکر می‌کنند که ماده تاریک می‌تواند با نوعی ذره به نام «نوترینو» تعامل کند. این بدان معناست که برخورد‌های نوترینو ممکن است مانع از تشکیل ماده تاریک به ساختار‌هایی شود که اساس کهکشان‌ها هستند، بنابراین این ذرات می‌توانند از شکل‌گیری کهکشان‌ها جلوگیری کنند. اگر این کهکشان‌های گمشده کشف شوند، احتمال دارد ماده تاریک تحت تأثیر نوترینو‌ها قرار گیرد.

بااین‌حال، دیدن کهکشانی که شکل نگرفته، دشوار است. به همین دلیل پژوهشگران پیشنهاد استفاده از امواج گرانشی ایجادشده در ادغام سیاهچاله‌ها، به‌عنوان معیار را دادند. هر آنچه کهکشان‌ها کمتر باشند، ادغام و برخورد آن‌ها نیز کمتراست و درنتیجه امواج گرانشی کمتری به وجود می‌آید.

شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که این‌یک روش مؤثر برای یادگیری در مورد ماده تاریک است. ردیاب‌های امواج گرانشی کنونی به‌اندازه کافی برای تشخیص این اثرات کوچک، قدرتمند نیستند، اما از نسل بعدی ابزار‌ها می‌توان برای این منظور استفاده کرد.

یکی از محققان به نام سوناک بوز (Sownak Bose) از دانشگاه دورهام (Durham University) گفت: «ماده تاریک یکی از اسرار پایدار در درک از جهان است. این بدان معناست که ادامه شناسایی راه‌های جدید برای کشف مدل‌های ماده تاریک، با استفاده از کاوشگر‌های موجود و کاوشگر‌های جدید برای آزمایش کامل مدل‌های پیش‌بینی، بسیار مهم است. "اخترشناسی امواج گرانشی" راهی برای درک بهتر نه تنها ماده تاریک، بلکه به‌طورکلی تر، شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها است».