موهای اسرارآمیز زمین از جنس ماده تاریک !

در پژوهشنامه ی تازه ای که در این هفته توسط گری پرِزو از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در پاسادنای کالیفرنیا در آستروفیزیکال جورنال انتشار یافت، از وجود رشته های درازی از ماده ی تاریک گفته شده که “مو” نامیده شده اند.به نظر می رسد که سامانه ی خورشیدی شاید بسیار پُرموتر از چیزی باشد که می پنداشتیم.

ماده ی تاریک جوهره ی نادیدنی و رازگونه ایست که حدود ۲۷ درصد همه ی ماده و انرژی کیهان را ساخته است. ماده ی معمولی که هر چه پیرامون خود می بینیم از آن درست شده، تنها ۵ درصد کیهان را تشکیل می دهد. بقیه ی جهان هستی از انرژی تاریک است، پدیده ی شگرفی که شتاب گسترش کیهان به آن نسبت داده شده.

نه ماده ی تاریک و نه انرژی تاریک تاکنون به گونه ی مستقیم دیده نشده اند، هر چند که آزمایشگاه های بسیاری ژرفای زیر زمین گرفته تا فضا در تلاش برای گشودن گره از رازهای ماده ی تاریکند.

دانشمندان بر پایه ی رصدهای بسیاری که اثرهای گرانشی ماده ی تاریک بر ماده ی معمولی را نشان می دهند، به وجود آن اطمینان دارند و مقدار آن در کیهان را نیز با دقتی بهتر از یک درصد اندازه گرفته اند. نظریه ی پیشرو اینست که ماده ی تاریک “سرد” است، یعنی چندان حرکتی نمی کند، و “تاریک” است، به گونه ای که هیچ برهم کنشی با نور انجام نمی دهد.

کهکشان ها که ستارگانی از ماده ی معمولی را در بر دارند، به دلیل نوسان های چگالی ماده ی تاریک شکل می گیرند. گرانش مانند چسبی رفتار می کند که ماده ی معمولی و ماده ی تاریک را با هم در کهکشان ها نگه می دارد.

بر پایه ی محاسبه های دهه ی ۱۹۹۰ و شبیه سازی هایی که در دهه ی گذشته انجام شد، ماده ی تاریک “جریان های ریز-دانه”ای از ذرات پدید می آورد که با یک سرعت حرکت می کنند و مانند خود ما به گرد کهکشان می چرخند.

پرزو می گوید:

یک جریان می تواند بسیار بزرگ تر از سامانه ی خورشیدی باشد، و جریان های بسیار گوناگونی از همه سو دارند از میان محله ی کهکشانی ما می گذرند.

پرزو پدید آمدن جریان های ریز-دانه ی ماده ی تاریک را به آمیختن شکلات و بستنی وانیلی تشبیه می کند. چند بار که قاشق را در آن ها بچرخانیم، مخلوطی به دست خواهیم آورد ولی هنوز هم می شود رنگ های جداگانه ی هر کدام را دید.

پرزو می گوید:

هنگامی که در روند ساخته شدن کهکشان، نیروی گرانش با گاز ماده ی تاریک سرد برهم کنش انجام می دهد، همه ی ذراتِ درون یک جریان با یک سرعت به حرکت خود ادامه می دهند.

ولی اگر یکی از این جریان ها به سیاره ای مانند زمین نزدیک شود چه چیزی رخ می دهد؟ پرزو برای یافتن پاسخ، از یک شبیه سازی رایانه ای بهره گرفت.

بررسی های وی نشان می داد که هنگامی که یک جریان ماده ی تاریک از یک سیاره می گذرد، جریان ذرات فشرده شده و به یک رشته ی فرا-چگال تبدیل می شود که به نام “موی ماده ی تاریک” شناخته شده. در واقع بسیاری از چنین موهایی از زمین به بیرون روییده.

یک جریان ماده ی معمولی نمی تواند وارد زمین شود و از سمت دیگرش بیرون بیاید. ولی برای ماده ی تاریک، سیاره ی زمین مانعی به شمار نمی آید. بر پایه ی شبیه سازی های پرزو، گرانش زمین می تواند جریان ذرات ماده ی تاریک را متمرکز و کانونی کرده و آن ها را به یک موی باریک و فشرده تبدیل کند.

موهایی که از سیاره ها بیرون می زنند هم “ریشه” دارند (چگال ترین بخش ماده ی تاریک در مو)، و هم “نوک” (جایی که مو پایان می یابد). هنگامی که جریان ذرات ماده ی تاریک از درون هسته ی زمین می گذرد، فشرده می شود و کم کم “ریشه” ی مو را می سازد، جایی که چگالی ذراتش به یک میلیارد برابر اندازه ی میانگین می رسد. ریشه ی چنین مویی حدود ۱ میلیون کیلومتر دورتر از سطح زمین (حدود دو برابر فاصله ی ماه) تشکیل می شود. جریان ذرات که از سطح زمین بیرون می زنند، “نوک” مو را در جایی دو برابر دور از “ریشه” خواهند ساخت.

پرزو می گوید:

اگر بتوانیم جای دقیق ریشه ی این موها را تعیین کنیم، شاید بتوانیم کاوشگری به آنجا بفرستیم و گنجی بادآورد از داده ها درباره ی ماده ی تاریک به دست آوریم.

شبیه سازی پرزو نشان می دهد جریانی که از درون هسته ی سیاره ی مشتری می گذرد ریشه هایی از این هم چگال تر خواهد ساخت: تقریبا ۱ تریلیون برابر جریان آغازین.

چارلز لاورنس، دانشمند ارشد اخترشناسی، فیزیک، و فناوری JPL می گوید:

بیش از ۳۰ سال است که همه ی تلاش های ما برای دیدن مستقیم ماده ی تاریک ناکام مانده. ریشه های موهای ماده ی تاریک با توجه به چگالی‌ای که به گمان ما دارند، جایی فریبنده برای جستجو خواهند بود.

یک یافته ی جذاب دیگر از این شبیه سازی ها اینست که تغییرات چگالی درون سیاره ی ما -از هسته ی درونی، تا هسته ی بیرونی، تا گوشته و تا پوسته- در موها بازتاب خواهند یافت. “پیچ خوردگی هایی” در این موها پدید می آید که با گذشتن آن ها از لایه های گوناگون زمین همخوانی خواهد داشت.

از دیدگاه نظری، اگر بتوان این اطلاعات را به دست آورد، دانشمندان خواهند توانست از موهای ماده ی تاریک سرد برای نقشه برداری از لایه های هر جرم سیاره ای بهره گرفته و حتی ژرفای اقیانوس های ماه های یخی را هم بسنجند.

برای تایید و پشتیبانی از این یافته ها و گره گشایی از رازهای سرشتی ماده ی تاریک نیاز به بررسی بیشتری هست.

منبع: nasa