دانشمندان با استفاده از فورانهای رادیویی سریع، بخش اعظم «ماده گمشده» کیهان را کشف کردند. این ماده در ابرهای گازی بسیار رقیق اطراف کهکشانها تا فاصله ۴ میلیون سال نوری پراکنده شده و حاصل فعالیتهای پرانرژی سیاهچالهها و ابرنواخترهاست.
به گزارش سیناپرس، پژوهشگران همکاری علمی CHIME/FRB، با مشارکت دانشگاه مکگیل و مؤسسه فناوری ماساچوست، روش تازهای برای ردیابی بخشی از ماده معمولی کیهان توسعه دادهاند؛ مادهای که برآوردهای کیهانشناسی وجودش را پیشبینی میکنند، اما در ستارهها و کهکشانهای قابل مشاهده به اندازه کافی دیده نمیشود.
نتایج این پژوهش نشان میدهد بخش بزرگی از این «ماده گمشده» احتمالاً در ابرهای بسیار رقیق گاز در اطراف کهکشانها و گروههای کهکشانی پراکنده شده است. این ماده تا فاصلهای در حدود چهار میلیون سال نوری از کهکشانها امتداد دارد؛ محدودهای بسیار بزرگتر از آنچه بسیاری از شبیهسازیها پیشبینی کرده بودند.
منظور از ماده گمشده چیست؟
این ماده با «ماده تاریک» تفاوت دارد. پژوهشگران درباره همان ماده عادی یا باریونی صحبت میکنند که اتمها، ستارهها، سیارهها و بدن ما از آن ساخته شدهاند.
اندازهگیریهای کیهانشناسی مقدار کلی این ماده را مشخص میکنند، اما وقتی دانشمندان جرم ستارهها، گازهای درون کهکشانها و دیگر ساختارهای قابل مشاهده را جمع میزنند، بخشی از مقدار پیشبینیشده پیدا نمیشود.
پژوهش تازه میگوید این ماده ناپدید نشده، بلکه آنقدر رقیق و گسترده است که مشاهده مستقیم آن دشوار بوده است. تیم پژوهشی ۲۸۷۰ فوران رادیویی سریع ثبتشده توسط تلسکوپ CHIME را بررسی و این دادهها را با نقشه موقعیت میلیونها کهکشان مقایسه کرد.
برای موقعیت کهکشانها نیز از دادههای ابزار DESI استفاده شد؛ پروژهای که نور بیش از ۳۰ میلیون کهکشان را برای مطالعه ساختار کیهان و انرژی تاریک اندازهگیری میکند.
ماده گمشده در کجا قرار دارد؟
با مقایسه مسیر FRBها و موقعیت کهکشانها، پژوهشگران توانستند تشخیص دهند چه مقدار ماده درون کهکشانها و چه مقدار در فضای گسترده اطراف آنها قرار دارد.
نتیجه نشان داد بخش مهمی از ماده عادی کیهان در هالهها و ابرهای رقیق اطراف کهکشانها و گروههای کهکشانی پراکنده شده است. گستردگی این ماده از انتظار مدلهای رایج بیشتر بود.
پژوهشگران میگویند این نتیجه از این فرضیه پشتیبانی میکند که فرایندهای پرانرژی، مانند فورانهای مرتبط با سیاهچالهها و انفجار ستارهها، گاز را با قدرت زیادی از درون کهکشانها به فضای اطراف پرتاب میکنند.
چرا این کشف مهم است؟
محل قرار گرفتن این ماده میتواند بر شکلگیری و تحول کهکشانها اثر بگذارد. اگر گازها در مقیاسی بزرگتر از انتظار از کهکشانها بیرون رانده شوند، مدلهای دانشمندان درباره رشد کهکشانها، تشکیل ستارهها و تعامل کهکشان با محیط اطرافش نیز باید دقیقتر شوند.
ویکتوریا کاسپی، استاد فیزیک دانشگاه مکگیل و از نویسندگان پژوهش، میگوید فورانهای رادیویی سریع ابزارهایی بسیار مؤثر برای بررسی نحوه توزیع ماده در جهان هستند.
تیم پژوهشی تأکید کرده است که این نخستین کاربرد موفق این روش در چنین مقیاسی است. با افزایش تعداد FRBهای ثبتشده توسط CHIME، نقشه ماده پراکنده کیهان نیز میتواند دقیقتر شود.