 هشت راز بزرگ(قسمت سوم)
5:ماده تاریک چیست ؟
تمامی ستاره ها و کهکشانهای جهان ، مجموعا ً تنها 5/0% جرم کل جهان را تشکیل می دهند. حتی اگر جرم توده ابرهای نامریی را که به شکل اتمی در بخشهای دور دست جهان شناورند به این عدد اضافه کنیم ، به چیزی در حدود 4 % کل جرم جهان می رسیم. مابقی جرم جهان از ماده ای ناپیدا که اصطلاحا ً « ماده تاریک » نامیده می شود و همینطور نوعی انرژی اسرار آمیز به نام « انرژی تاریک » تشکیل شده است. اگر چه ماده تاریک از دید مستقیم اخترشناسان پوشیده است اما تاثیرات و نشانه های آن قابل آشکار سازی است. اینک اخترشناسان به کمک تاثیرات گرانشی این ماده ناپیدا بر روی نور ستارگان دوردست (خم کردن پرتوهای نور) تخمین می زنند که ماده تاریک ، چیزی در حدود 23 % جرم کل جهان را تشکیل می دهند. این ماده به شکل رشته هایی کیهانی بر روی سطوح حبابهایی با ابعادی در حدود صدها میلیون سال نوری منجمد شده است. شکل توزیع ماده تاریک در جهان ، نشان دهنده سرد بودن آن است و به همین علت نیز اغلب « ماده تاریک سرد » نامیده می شود. ماده تاریک به شکل هاله ای کهکشان ما و سایر کهکشانها را در برگرفته است و همین امر نشان می دهد که ذرات تشکیل دهنده آن یا اصلا ً بر هم کنشی با ذرات ماده معمولی ندارند و یا برهم کنش بسیار بسیار ضعیفی دارند (در غیر این صورت باید در صفحه کهکشان جمع می شدند و نه در اطراف آن). برای اغلب ذرات این ماده عجیب و غریب ، زمانی بیش از عمر کل جهان طول می کشد تا با یکی از ذرات ماده معمولی برخورد کنند.
فیزیکدانان برای آشکار سازی این ذرات پنهان از نظر ، دو راهکار عمده را در پیش گرفته اند. در سناریوی اول ؛ فرض بر آن است که ذرات و پادذرات ماده تاریک در مرکز خورشید و یا مرکز کهکشان با همدیگر (و نه با ذرات ماده معمولی) برخورد می کنند. چنین برخورد منجر به ایجاد ذرات جالب دیگری به نام نوترینو خواهد شد. بنابراین آشکارسازی نوترینوهای یش بینی شده ، دلیلی مبنی بر وجود ذرات ماده تاریک خواهد بود (نوترینوها توسط منابع دیگری نیز در جهان تولید می شوند که باید توسط روش های تجربی ، آنها را از یکدیگر تفکیک نمود.) ؛ بئین منظور ، فیزیکدانان دستگاه های بسیار بزرگ آشکار سازی نوترینوها را در اعماق آبهای دریای مدیترانه و آدریاتیک و همینطور در زیر یخهای ضخیم قطب جنوب ، نصب کرده اند. این آشکار سازها قادر خواهند بود نور ضعیف حاصل از بر هم کنش نوترینو ها با مولکول های آب را ثبت نمایند.
سناریوی دوم ؛ مبتنی بر آشکارسازی مستقیم ذرات ماده تاریک توسط بلور ژرمانیم است. نمونه پیشرفته ای از این آزمایش در 740 متری زیر زمین در یک معدن آهن در مینه سوتای آمریکا در حال انجام است. هیچ کدام از این آزمایشات تاکنون موفق به آشکارسازی مستقیم ماده تاریک نشده اند.
6:آیا تمامی ماده شناخته شده جهان ، در کهکشانها جمع شده اند ؟
تنها 10 % از ماده معمولی جهان (که اصطلاحا ً ماد باریونی نامیده می شود) در ستاره ها جمع شده اند. اینک اخترشناسان با استفاده از نور اختروش ها (که در فاصله هایی بسیار دور از زمین واقعند و از سیاهچاله ها نیرو می گیرند) درصدد یافتن ماده باریونی ِ بیشتری در جهان هستند. چنانچه نور اختروش ها در مسیر طولانی خود تا رسیدن به زمین از میان ماده باریونی گازی شکل عبور کند ، اتم های گاز ، تاثیر خود را به شکل خطوط جذبی بر روی طیف نوری اختروش ، نقش می زنند. اما اختر فیزیکدانان تا کنون از این طریق ، ماده باریونی اندکی را نسبت به آنچه تصور می کردند،یافته اند.پس تمام باریون ها کجا رفته اند؟
اغلب اختر فیزیکدانان بر این باورند که آنها جایی نرفته اند بلکه هنوز هم در اعماق فضا شناورند. اما در طی میلیاردها سالی که از تشکیل این ابرهای باریونی می گذرد ، برخورد اتم های تشکیل دهنده آنها با همدیگر دمای گاز را تا حدود یک میلیون درجه سانتی گراد افزایش داده است. از آنجاییکه گاز در چنین دمایی نور چندانی را نه جذب می کند و نه تابش می نماید ، آشکارسازی آن به این روش برای اخترشناسان ، بسیار دشوار خواهد بود.
دیوید واینبرگ و همکارانش با بکارگیری تلسکوپ فضایی تابش x چاندار سعی در یافتن شواهدی مبنی بر وجود گاز باریونی در هاله ماده تاریک (که کهکشانها را در بر گرفته است) نموده است. او اینک تا 90 % از یافتن نشانه های گاز باریونی ، در طیف جذبی تابش x مطمئن است اما حصول اطمینان بیشتر ، نیازمند زمان رصدی طولانی تری خواهد بود.
7:انرژی تاریک چیست ؟
انرژی تاریک ، پدیده اسرار آمیز و ناشناخته ای است که انبساط جهان را شتاب می بخشد. برای آنکه این انرژی ، شتاب فعلی انبساط جهان را تامین کند باید در حدود 73 % کل چگالی جهان را تشکیل دهد. اساسی ترین مسئله در این مورد آن است که هیچ کس از ماهیت انرژی که چنین نقش شگفت انگیزی ایفا کند اطلاعی ندارد. مایکل ترنر از دانشگاه شیکاگو می گوید : « تنها کاری که تا کنون توانسته ایم در ارتباط با این پدیده انجام دهیم ، صرفا ً نام گذاری آن بوده است. این انرژی ممکن است از هیچ (خلا) حاصل شده و یا تاثیری از سایر ابعاد مکانی پنهان در هستی باشد.» هر چند انرژی تاریک ، نقش یک نیروی دافعه کیهانی نظیر ضد گرانش را ایفا می کند اما نمی توان آنرا صرفا ً یک نیرو به حساب آورد چرا که این نیروی دافعه ، تابع ویژگی های ذرات مادی نبوده و مستقیما ً بر روی فضا عمل می کند !
8:چگالی جهان چقدر است ؟
ماده موجود در جهان در برابر انبساط آن مقاومت می کند. بنابراین اگر چنانچه ماده تاریک وجود نداشت ، انبساط جهان به تدریج متوقف شده و به انقباض تبدیل می شد و نهایتا ً جهان در هم فرو می پاشید. اما انرژی تاریک با نیروی دافعه خود از این کار جلوگیری می کند. انرژی تاریک ، مسبب شتاب گرفتن انبساط جهان است. بنابراین اگر چگالی انرژی تاریک ثابت بوده و یا حداقل مقدار مثبتی باقی بماند ، در این صورت ، انبساط جهان با سرعتی فزآینده ادامه خواهد یافت. اما این احتمال نیز وجود دارد که چگالی انرژی تاریک ، ثابت نبوده و متغیر باشد و حتی ممکن است مقداری منفی پیدا کند که در آن صورت ، جهان را به سوی فروپاشی خواهد برد. مارتین ریس ، اخترفیزیکدان دانشگاه کمبریج می گوید : «اگر چنانچه چگالی انرژی تاریک حتی به میزان اندکی منفی باشد می تواند منجر به فروپاشی تمامی جهان گردد.»
اکنون ماهیت انرژی تاریک بر ما پوشیده است . بنابر این از سرنوشت جهان هم بی خبریم چرا که سرنوشت جهان ، وابسته به انرژی تاریک است .
| 
