یافته‌های جدید اخترشناسان درباره هاله ماده سیاه گرد کهکشان راه شیری ـ 08

محققان دانشگاه کالیفرنیا با استفاده از ابر رایانه ناسا و با انجام عملیات شبیه‌سازی به تعیین طول عمر و شناخت روند تحول ماده سیاهی که همچون هاله‌ای گرداگرد کهکشان راه شیری را فرا گرفته است موفق شدند.
به گزارش سرویس «علمی» خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، نتایج حاصله توسط این محققان لایه های درونی ماده سیاه را با جزییاتی بی نظیر به معرض نمایش می‌گذارد که این زمینه ساز مناسبی برای آگاهی از تاریخ تحول کهکشان را ه شیری محسوب می شود.
هر کهکشان در هاله‌ای از ماده ای اسرار آمیز به نام ماده سیاه پوشانده شده است که وجود آن تنها به طور غیرمستقیم و از طریق مشاهده تاثیرات گرانشی آن تشخیص داده می‌شود و بسیار بسیار بزرگتر و کروی تر از کهکشان درخشانی است که در دل خود جای داده است.
مطالعات جدید براساس داده‌های شبیه سازی رایانه‌یی اطلاعات بسیار ارزشمندتری نسبت به دانسته‌های پیشین ما در اختیارمان قرار می‌دهد.
این اطلاعات حاکی از آن است که ماده سیاه به طرز شگفت آوری پر جرم و چگال است و ساختار چگال آن به گونه‌ای است که در لایه‌های درونی تر چگالی آن افزون تر می‌باشد.
ما تاکنون 10 هزار لایه کروی مانند از ماده سیاه گرد کهکشان راه شیری کشف کرده‌ایم که برخی از آنها خود لایه‌های درونی تری را در بر می گیرند؛ البته این کشف از دیدگاه تئوریکی کاملا پیش بینی شده بود، اما این برای اولین بار است که در یک شبیه سازی رایانه‌یی با کمک ریاضیات نمایش داده می شود.
البته مشاهدات صورت گرفته توضیح پدیده «مشکل قمر های گم شده» را مشکل تر می‌کند. این مشکل به این صورت است که آن دسته از توده‌های مواد غیر سیاه که در داخل و اطراف کهکشان راه شیری ما - به شکل کهکشانهای کوتوله اقماری - وجود دارند، با مواد سیاهی که در شبیه سازی دیده شده است متفاوت هستند.
اخترشناسان تاکنون موفق به کشف 15 کهکشان کوتوله شده‌اند که با مقایسه با 120 هاله ماده تاریک بسیار بزرگی که کهکشان راه شیری ما را در برگرفته مشتاقانه در جست‌وجوی یافتن پاسخی برای این سوال هستند که کدامیک از این هاله ها و به چه دلیل در بر گیرنده این کهکشانهای کوتوله هستند؟ البته شاید آن دسته از مدلهای تئوریکی در خصوص نحوه تشکیل ستا ره ها که متکی بر هاله های پر جرم ماده سیاه هستند بتوانند به حل این مشکل کمک کنند.
به نوشته پارس‌اسکای، اگر چه هنوز طبیعت ماده سیاه همچنان برای ما در هاله ای از ابهام باقی مانده اما می‌دانیم که نه تنها 82 درصد از ماده موجود در جهان از ماده سیاه تشکیل شده بلکه تحولات ساختاری در جهان هستی در اثر کنشهای گرانشی این ماده صورت گرفته است.
‌28 درصد مانده باقیمانده که عموما همان مواد تشکیل دهنده گازها و ستاره‌ها هستند به داخل چاله های جاذبه‌یی که از تجمع توده های پر جرم ماده سیاه به وجود آمده‌اند افتاده‌اند و بعدها به صورت کهکشان‌هایی در دل ماده سیاه پدیدار شدند.
در حقیقت پس از انفجار بزرگ نیروی گرانش بین توده های کم چگال و سرگردان ماده سیاه موجب بهم پیوستن آنها و تشکیل توده های بزرگ و پر چگال شد .روند ادغام تا تشکیل توده های بزرگ تر و پر چگال تر ادامه داشت. این تحقیق با کمک محققان دانشگاه کالیفرنیا و بر اساس داده های یابنده WMAP و از طریق شبیه سازی در یکی از سریعترین کامپیوتر های دنیا در طول دو ماه و با 320000 هزار ساعت کارکرد 300 تا 400 پردازشگر رایانه‌یی صورت گرفت. زمان مورد نظر در این شبیه سازی از 50 میلیون سال پس از انفجار بزرگ بوده آغاز می شود که در این شبیه سازی, کنشهای گرانشی ماده سیاه در طی13.7بیلیون سال تا زمان ایجاد هاله ماده تاریک در اطراف کهکشان راه شیری با همان مقیاس موجود مورد بررسی قرار می گیرد.
توده های داخلی موجود در هاله مادر در واقع باقیمانده ادغام هسته های توده های کوچکتر ماده سیاه هستند که در مدارهای گرانشی هاله های درونی در گردشند.
در این تحقیق پنج هاله درونی پر جرم (هر یک جرمی معادل سه برابر خورشید دارند) و چند هاله کوچکتر که جمعا 10 در صد جرم هاله مادر را تشکیل می دهند شبیه سازی شده و هنوز تنها یک کهکشان کوتوله شناخته شده در نزدیکی مرکز کهکشان راه شیری یافت شده است؛ از طرفی توده های بزرگی از ماده سیاه در داخل کهکشان راه شیری مشاهده شده است. به این ترتیب به نظر می‌رسد در اطراف منظومه خورشیدی ما پراکندگی ماده تاریک باید خیلی بیش تر و پیچیده تر از آنچه تاکنون تصور می‌کردیم باشد.
گفتنی است، اختر شناسان در صورتی می توانند توده های ماده تاریک را در داخل هاله ماده تاریکی که راه شیری را در بر گرفته با تلسکوپهای آشکار ساز اشعه گاما شناسایی کنند که ذرات تشکیل دهنده ماده تاریک از نوعی باشند که در مقابل پرتو گاما خود را نشان دهند؛ البته انواعی از ذرات به عنوان ذرات تشکیل دهنده ماده سیاه پیشنهاد شده است؛ به عنوان مثال نوترالینو که در تئوری بنیادی «ابر تقارن» مطرح شده است که این ذرات در صورت بر خورد با یکدیگر کاملا نابود می‌شوند و ذرات جدیدی تشکیل می دهند که این عمل به تولید اشعه گاما منجر می‌شود.
در حال حاضر تلسکوپ‌های آشکار ساز اشعه گاما قدرت شناسایی آن دسته از ماده‌های سیاهی را که نابود می‌شوند، ندارند، اما تلسکوپ‌های جدیدتری در دست ساخت است که با حساسیت بیشتر از این قابلیت برخوردار می‌باشند؛ بنابراین امید است که در آینده بتوان علائمی را از لایه‌های درونی تر پیدا کرد.
به گزارش ایسنا، شبیه سازی همچنین ابزار قدرتمندی برای اخترشناسان فراهم می‌کند تا بتوانند به شناخت درستی از مراحل اولیه شکل‌گیری کهکشان راه شیری دست یابند.
اولین کهکشان‌های کوچک در حدود ‌500 میلیون سال بعد از انفجار بزرگ به وجود آمدند و در حال حاضر ستاره‌هایی با این قدمت و طول عمر در کهکشان ما وجود دارند.
این شبیه‌سازی به ما در دانستن منشا پیدایش این ستاره‌های قدیمی و این ‌که این ستاره‌ها چگونه سر از کهکشان‌های کوتوله در آوردند و چگونه در مدارهای مشخصی در هاله‌های ماده سیاه قرار گرفتند، کمک می‌کند.