کشفی تازه در مورد ماهیت ماده تاریک

دانشمندان مدرسه بین المللی مطالعات پیشرفته در ایتالیا معتقدند که ماده تاریک ممکن است یک ماده خود واکنشی باشد.

دانشمندان بدون توجه به دیدگاه رایج مبنی بر اینکه ماده تاریک متشکل از ذرات سردی است که هرگز با چیزی برخورد نمی‌کنند و به گرانش واکنش نشان نمی‌دهند، به این نتیجه رسیدند.

محققان با استفاده از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، آنچه را که در داخل ال گوردو (به اسپانیایی «مرد چاق»)، خوشه‌ای از کهکشان‌های غول‌پیکر در فاصله هفت میلیارد سال نوری از زمین اتفاق می‌افتد، تجزیه و تحلیل کردند.

محاسبات نشان داد که مدل استاندارد پذیرفته شده فیزیک، تفاوت مشاهده شده در این گروه بین نقاط حداکثر چگالی ماده تاریک و سایر اجزای عظیم آن را توضیح نمی‌دهد، اما می‌توان آن را با اصطلاح SIDM (ماده تاریک خود تعاملی) توضیح داد. مدلی که بر اساس آن ذرات ماده تاریک از طریق برخورد انرژی تبادل می‌کنند.

ریکاردو والدارنینی که رهبری این مطالعه را بر عهده داشت، توضیح داد: این باور عمومی وجود دارد که ماده تاریک از ذرات سردی تشکیل شده است که هرگز با چیزی برخورد نمی‌کنند و به گرانش واکنش نشان نمی‌دهند. با این وجود برخی کشفیات وجود دارند که با کمک مدل استاندارد توضیح داده نشده است.

اثبات خواص برخورد ماده تاریک و نظریه SIDM بسیار دشوار است. با این حال، در فاصله‌ای با سال‌های نوری از ما، «آزمایشگاه‌های» منحصربه‌فردی وجود دارند که می‌توانند برای این منظور بسیار مفید باشند - انباشته‌های عظیم کهکشان‌هایی با جرم حدود ۱۰-۱۵ جرم خورشید که ال گوردو یکی از بزرگترین این خوشه‌ها شناخته شده است.

طبق مدل استاندارد، وقتی خوشه‌های کهکشانی با هم ادغام می‌شوند، گازی که بخشی از جرم کل را تشکیل می‌دهد، رفتار متفاوتی با سایر اجزا، یعنی ماده تاریک و ساختار‌های نسبتاً متراکم خود کهکشان‌ها خواهد داشت. گاز بخشی از انرژی اولیه خود را از بین می‌برد. به همین دلیل، پس از برخورد، مناطق متراکم‌تر گاز در مقایسه با مناطق متراکم‌تر ماده تاریک و کهکشان‌ها کوچکتر خواهند بود.

خوشه کهکشانی ال گوردو از دو زیرخوشه بزرگ تشکیل شده است: گروه شمال غربی و گروه جنوب شرقی. به نظر می‌رسد که اوج تابش پرتو ایکس در خوشه جنوب شرقی، که در خوشه‌های کهکشانی با گاز داغ کهکشانی مرتبط است، در مشاهدات بزرگتر از قله ماده تاریک است. مرکز چگالی ماده تاریک در خوشه شمال غربی نسبت به مرکز جرم جابجا شده است. در خوشه شمال غربی، بالاترین چگالی کهکشان‌ها در مرکز خوشه قرار ندارد.

شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان داد که وضعیت فعلی تنها در صورتی قابل توضیح است که ماده تاریک با خودش تعامل داشته باشد.

با این حال، حتی در مدل SIDM که در آن فعالیت ماده تاریک بالاتر از حد فرض شده توسط این نظریه است، ناسازگاری‌هایی نیز وجود دارد.

این موضوع نشان می‌دهد که مدل‌های فعلی SIDM باید فقط به صورت تقریبی در نظر گرفته شوند، و فرآیند‌های فیزیکی اساسی که فعل و انفعالات ماده تاریک را در ادغام‌های خوشه‌ای بزرگ توصیف می‌کنند، پیچیده‌تر از آن هستند که بتوان به اندازه کافی با رویکردی مبتنی بر پراکندگی ذرات ماده تاریک نشان داد.

منبع: naukatv.ru