راز ماده تاریک می‌تواند در حلقه‌های اینشتاین نهفته باشد

ممکن است پژوهشگران یک گام به شناسایی ماهیت ماده تاریک نزدیک شده باشند، این دانش از مطالعه مواردی غیرعادی از لنزهای گرانشی بدست آمده که توسط هاله های ماده تاریک احاطه کننده کهکشان های دوردست ایجاد شده است.

اجرام بزرگ باعث خمیده شدن نور و تشکیل حلقه‌های عجیب اینشتاین و اشکال گرانشی دیگری می‌شوند. پژوهشگران بر این باورندکه ماده تاریک حدود 85 درصد ماده تشکیل دهنده عالم را می سازد. اما در حالی که آثار گرانشی این ماده بروشنی قابل مشاهده است، دانشمندان ایده ای در ورد مکان حضور ماده تاریک و ماهیت واقعی آن ندارند. این سردرگمی توسط این واقعیت ایجاد می‌شود که ماده تاریک نور یا هیچ شکلی از تابش الکترومغناطیسی از خود مانند ماده باریونیک (ماده معمولی ساخته شده از ذرات بنیادی) ساتع نمی‌کند.

از قرن نوزدهم که نظریه ماده تاریک برای اولین بار مطرح شد، دانشمندان گمانه زنی های متعددی درباره ماهیت آن ارائه کردند. لیکن در حال حاضر جامعه علمی دو نظریه داوطلب برای این ماده دارد: ذرات جسیم با برهم کنش ضعیف (WIMPs) که طبق پیش بینی ها بسیار شبیه سایر ذرات عمل می کنند؛ و آکسیون ها، ذرات بسیار خردی که به واسطه تداخل کوانتومی بسیار شبیه امواج عمل می کنند. اما با وجود سالها آزمایش در شتاب دهنده‌های ذرات، نه WIPM ها و نه آکسیون ها کشف نشده اند.

در مطالعه جدیدی که 20 آوریل سال جاری در نشریه Nature Astronomy منتشر شده است، پژوهشگران با تحلیل اشیاء غیرعادی ناشی از لنزهای گرانشی سعی در یافتن ماهیت ماده تاریک کرده اند (پدیده لنز گرانشی به نظریه نسبیت عام اینشتاین اشاره دارد که طبق آن مسیر نور هنگام عبور از اجرام عظیمی مانند سیاهچاله ها و کهکشان ها خمیده شده و این اجرام همانند لنز عمل می کنند، بنابراین موجب بزرگنمایی ستارگان دوردست تر می شوند - مترجم). این اشیاء ناشی از لنز گرانشی، اجرام بسیار دوردستی هستند که با عبور نور از درون فضا-زمان خمیده شده تحت گرانش یک شیء نزدیکتر، بزرگنمایی می شوند.

در حالت عادی پدیده لنز گرانشی موجب می شود نوری که از یک شیء دوردست مانند یک کهکشان بسوی ما می آید، در هنگام عبور از یک شی جسیم نزدیکتر تحت اثر گرانش آن خمیده شود. جرم عظیم شیء نزدیکتر که می تواند یک کهکشان، کوآزار یا سیاهچاله باشد، یک نیروی گرانشی قوی ایجاد می کند که فضا-زمان پیرامون خود را خم می کند، بنابراین چشم که عادت دارد مسیر نور را مستقیم ببیند، اشیا دوردست را بزرگتر از آنچه هستند خواهد دید، درست مانند اتفاقی که در مورد یک لنز نوری معمولی می افتد.

وقتی حلقه نور پیرامون شیء نزدیکتر یک داریه کامل می سازد، به نام حلقه اینشتاین نامیده می شود که نخستین بار در سال 1912 توسط این دانشمند بزرگ پیش بینی شد. در آگوست 2022، تلسکوپ فضایی جیمز وب یک تصویر خیره کننده از یکی از کاملترین حلقه های اینشتاین به زمین مخابره کرد.

نحوه شکل گیری حلقه های اینشتاین. نوری که از یک جرم آسمانی دوردست می آید توسط یک جسم پرجرم نزدیکتر خمیده شده و در مسیرهای متفاوت حرکت می کند طوری که یک حلقه به دور جسم دوردست تر دیده می شود.

لیکن برخی حلقه های اینشتاین ممکن است تکرار شده باشند، به عبارتی تصاویر متعددی از یک شیء دوردست بزرگنمایی شده مشاهده شود. دانشمندان بر این باورند که این گرداله های عجیب زمانی ایجاد می شوند که فضا-زمان توسط "هاله‌های ماده تاریک" بیش از حد معمول خمیده می شوند – حلقه های فرضی ماده تاریک پیرامون کهکشانها که هیچگاه مستقیما آشکارسازی نشده اند.

هنوز راه زیادی تا شناخت ماهیت واقعی ماده تاریک باقی مانده است. اما اکنون دانشمندان می دانند که در کدام پدیده های عالم بیکران پیرامون باید به دنبال این موجودیت اسرارآمیز بگردند.

منبع: Live Science