به گزارش خبرنگار ایمنا، ماده تاریک گونه‌ای از ماده است که نظریه وجود آن توسط اخترشناسان و کیهان‌شناسان ارائه شده است؛ این ماده برای توضیح پدیده‌هایی که به نظر می‌رسد ناشی از وجود میزان خاصی از جرم در جهان است ارائه شده است؛ انرژی و ماده تاریک دو اصطلاحی است که در اخترشناسی و کیهان‌شناسی از آن استفاده می‌شود و درواقع بخش عظیمی از جهان را تشکیل می‌دهند.
موضوعی که علاقمندان فیزیک و نجوم را اکثراً به اشتباه می‌اندازد این است که ماده و انرژی تاریک یکی است؛ در صورتی که همانطور که از نامشان پدیدار است یکی از آن‌ها ماده (دارای حجم و جرم) و دیگری انرژی است. برای بررسی بیشتر انرژی و ماده تاریک و تفاوت میان آن دو با احسان تمنده، کارشناس فیزیک سامانه‌های پیچیده و کارشناس فضایی مجموعه آسمان‌سرای سُها گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید.
ماده تاریک چیست؟
ماده تاریک در اخترشناسی و کیهان‌شناسی یک ماده فرضی است زیرا از خود نور یا امواج الکترومغناطیسی بازتاب نمی‌کند و نمی‌توان آن را به صورت مستقیم مشاهده کرد بلکه با توجه به اثرات گرانشی که در سایر اجسام مرئی مانند ستارگان یا کهکشان‌ها وجود دارد می‌توان به وجود این ماده پی‌برد. ماده تاریک با استفاده از تلسکوپ قابل مشاهده نیست و به دلیل اینکه امواج الکترومغناطیسی جذب یا منتشر نمی‌کند درواقع می‌توان گفت این ماده واکنشی نسبت به نور نشان نمی‌دهد.
چند درصد فضای جهان را این ماده تشکیل داده است؟
طبق داده‌های تیم مأموریت پلانک در سال ۲۰۱۳ و بر پایه مدل استاندارد کیهان‌شناسی تمامی جهان شناخته شده از ۴.۹ درصد ماده معمولی (قابل مشاهده)، ۲۶.۸ درصد ماده تاریک و ۶۸.۳ درصد انرژی تاریک تشکیل شده است؛ یعنی ماده تاریک ۲۶.۸ درصد تمامی ماده موجود در جهان را تشکیل داده است و اگر با انرژی تاریک آن را حساب کنیم حدود ۹۵.۱ درصد از کل جهان از ماده و انرژی تاریک تشکیل شده است.
فرضیه ماده تاریک به چه علتی مطرح شد؟
اختر فیزیکدان‌ها برای اینکه اختلاف میان جرم محاسبه شده برای اجرام غول پیکر آسمانی را توسط دو روش استفاده از تأثیرات گرانشی آن‌ها یا استفاده از مواد درخشان درون آن‌ها مانند ستارگان، غبار یا گاز را توضیح دهند، فرضیه ماده تاریک را مطرح کردند.
فرضیه ماده تاریک چه زمانی ارائه شد؟
فرضیه ماده تاریک نخستین‌بار توسط یان اورت در سال ۱۹۳۲ میلادی برای توضیح سرعت مداری ستارگان در کهکشان راه‌شیری و توسط فریتس زوئیکی در سال ۱۹۳۳ برای توضیح شرایط مربوط به جرم گم شده در سرعت‌های مداری کهکشان‌های، خوشه‌های کهکشانی مطرح شد. بعد از آن و پس از این اکتشافات، مشاهداتی مطرح شد که بر وجود ماده تاریک دلالت داشت؛ مشاهده سرعت چرخشی کهکشان‌ها توسط ورا روبین در دهه ۱۹۷۰ – ۱۹۶۰، همگرایی گرانشی اجسام پس‌زمینه توسط خوشه‌های کهکشانی یا الگوهای ناهمسان گردی دما در تابش زمینه کیهان از جمله مشاهدات مطرح شده است که می‌توان به آن اشاره کرد.
تلاش‌ها برای یافتن ذره‌ها تاکنون به کجا رسیده است؟
چیزی که در بین کیهان‌شناسان وجود دارد این است که ماده تاریک عمدتاً از نوع ذره زیر اتمی ناشناخته تشکیل شده است و جست‌وجو برای یافتن این ذره با استفاده از وسیله‌های بسیار پیشرفته و گوناگون از تلاش‌های اصلی فیزیک ذرات بنیادی است.
اولین کسی که ماده تاریک را کشف کرد که بود؟
همانطور که ذکر شد وجود ماده تاریک از آثار گرانشی آن بر ماده‌های مرئی و همچنین همگرایی گرانشی تابش پس‌زمینه‌ای نتیجه‌گیری شده و فرضیه آن نخستین‌بار به منظور توضیح اختلاف میان محاسبات جرم کهکشان‌ها و کل جهان از دو روش استفاده از دینامیک و نسبیت عام یا از طریق جرم مواد روشنی که این اجرام را در بر دارند، مطرح شد، اما کسی که اولین‌بار باعث پیدایش این ماده شد فردی به نام یان اورت اخترشناس هلندی بود که از پیشگامان اخترشناس رادیویی است و فرضیه خود را در سال ۱۹۳۲ مطرح کرد. وی مشغول مطالعه بر حرکت ستارگان در منطقه کهکشانی محلی بود که متوجه شد جرم در صفحه کهکشانی باید بیشتر از آنچه قابل مشاهده است، باشد، اما بعدتر مشخص شد که این اندازه‌گیری اشتباه بوده و این موضوع جرقه‌ای برای حدس وجود چیزی در فضا به عنوان ماده تاریک بود.
ماده تاریک چگونه تعریف شده است؟
بر اساس گفته ستارشناسان پذیرفته‌ترین توضیح برای این پدیده این است که ماده تاریک وجود دارد و به احتمال زیاد از ذرات سنگین با برهم کنش بسیار ضعیف تشکیل شده است که تنها از طریق گرانش و نیرو هسته‌ای ضعیف برهم کنش دارد؛ البته توضیحات جایگزین دیگری نیز پیشنهاد شده که تا به امروز شواهد تجربی کافی برای درست بودن آن‌ها نبوده و برای اینکه بتوان ذرات ماده تاریک را توسط روش‌های غیر گرانشی نیز آشکارسازی کنیم آزمایش‌های بسیاری در راه است ولی به صورت قطعی به این شواهد دست پیدا نکردیم.
انرژی تاریک چیست؟
در کیهان‌شناسی انرژی تاریک شکل ناشناخته‌ای از انرژی است که تمام فضای گیتی را به صورت فرضی در بر می‌گیرد و باعث افزایش سرعت انبساط آن می‌شود. طبق بررسی دانشمندان این نتیجه بدست آمده که انرژی تاریک بهترین فرضیه برای توضیح مشاهدات اخیر است و گفته شده با یک شتاب ثابت منبسط می‌شود که این فرضیه طبق این موضوع قابل توضیح است. براساس حالت هم عرضی جرم انرژی چگالی انرژی تاریک بسیار کم است و در منظومه شمسی فقط حدود ۶ تن از آن درون شعاع مدار پلوتو یافت می‌شود؛ با این وجود انرژی تاریک بیشتر جرم انرژی موجود در جهان را تشکیل می‌دهد زیرا به صورت یکنواخت در فضا پخش شده است.
میدان‌های اسکالر چه ارتباطی با انرژی تاریک دارد؟
انرژی تاریک بیشتر دو شکل ارائه می‌شود؛ یکی از آن دو شکل ثابت کیهان‌شناسی است که یک چگالی انرژی ثابت به طور همگن جهان را پر می‌کند و دیگر شکل میدان‌های اسکالر کمیت دینامیکی است که براساس آن چگالی انرژی می‌توان در فضا و زمان تغییر کند و بخش‌هایی از این میدان‌ها نیز در فضا ثابت است.
نقش انرژی تاریک چیست؟
به طور کلی انرژی تاریک حدود ۷۰ درصد جهان را تشکیل می‌دهد و با نسبیت عام انیشتین ارتباط دارد؛ نقش این انرژی ایجاد گرانش دافعه‌ای با شتاب مثبت است، یعنی این انرژی اجسام را از هم دور کرده و قدرت آن در طول زمان افزایش می‌یابد.
بین ماده و انرژی تاریک چه تفاوتی وجود دارد؟
در این رابطه باید دانست که انرژی و ماده تاریک یکی نیست و همانطور که از نامشان پدیدار است یکی ماده و دیگری انرژی است و در یک تعریف ساده ماده عبارت است از هرچیزی که دارای حجم و جرم است، ولی انرژی به صورت توانایی انجام کار، به حرکت درآوردن شیء یا ایجاد تغییر در ماده تعریف می‌شود؛ البته هر دو آن‌ها تاریک است و چیزی دیگری که در میانشان مشترک است گرانش یا جاذبه است که نقش مهمی در وجود انرژی و ماده تاریک دارد.
به طور کلی انرژی تاریک همانند ماده تاریک همچنان موجب سردرگمی دانشمندان شده است و جدا از تشابه اسمی میانشان به وسیله جاذبه به یکدیگر مرتبط می‌شود؛ ماده تاریک گرانش جهان را افزایش می‌دهد، ولی انرژی تاریک با این نیرو مقابله می‌کند که این موضوع تفاوت عمده میان انرژی و ماده تاریک است.
نظر شما