 محققان با انجام عمليات شبيهسازي به تعيين طول عمر و شناخت روند تحول ماده سياهي كه همچون هالهاي گرداگرد كهكشان راه شيري را فرا گرفته است موفق شدند.
به گزارش ايسنا، نتايج حاصله توسط اين محققان لايه هاي دروني ماده سياه را با جزيياتي بي نظير به معرض نمايش ميگذارد كه اين زمينه ساز مناسبي براي آگاهي از تاريخ تحول كهكشان را ه شيري محسوب مي شود.
هر كهكشان در هالهاي از ماده اي اسرار آميز به نام ماده سياه پوشانده شده است كه وجود آن تنها به طور غيرمستقيم و از طريق مشاهده تاثيرات گرانشي آن تشخيص داده ميشود و بسيار بسيار بزرگتر و كروي تر از كهكشان درخشاني است كه در دل خود جاي داده است.
مطالعات جديد براساس دادههاي شبيه سازي رايانهيي اطلاعات بسيار ارزشمندتري نسبت به دانستههاي پيشين ما در اختيارمان قرار ميدهد.
اين اطلاعات حاكي از آن است كه ماده سياه به طرز شگفت آوري پر جرم و چگال است و ساختار چگال آن به گونهاي است كه در لايههاي دروني تر چگالي آن افزون تر ميباشد.
ما تاكنون ١٠ هزار لايه كروي مانند از ماده سياه گرد كهكشان راه شيري كشف كردهايم كه برخي از آنها خود لايههاي دروني تري را در بر مي گيرند؛ البته اين كشف از ديدگاه تئوريكي كاملا پيش بيني شده بود، اما اين براي اولين بار است كه در يك شبيه سازي رايانهيي با كمك رياضيات نمايش داده مي شود.
البته مشاهدات صورت گرفته توضيح پديده «مشكل قمر هاي گم شده» را مشكل تر ميكند. اين مشكل به اين صورت است كه آن دسته از تودههاي مواد غير سياه كه در داخل و اطراف كهكشان راه شيري ما - به شكل كهكشانهاي كوتوله اقماري - وجود دارند، با مواد سياهي كه در شبيه سازي ديده شده است متفاوت هستند.
اخترشناسان تاكنون موفق به كشف ١٥ كهكشان كوتوله شدهاند كه با مقايسه با ١٢٠ هاله ماده تاريك بسيار بزرگي كه كهكشان راه شيري ما را در برگرفته مشتاقانه در جستوجوي يافتن پاسخي براي اين سوال هستند كه كداميك از اين هاله ها و به چه دليل در بر گيرنده اين كهكشانهاي كوتوله هستند؟ البته شايد آن دسته از مدلهاي تئوريكي در خصوص نحوه تشكيل ستا ره ها كه متكي بر هاله هاي پر جرم ماده سياه هستند بتوانند به حل اين مشكل كمك كنند.
به نوشته پارساسكاي، اگر چه هنوز طبيعت ماده سياه همچنان براي ما در هاله اي از ابهام باقي مانده اما ميدانيم كه نه تنها ٨٢ درصد از ماده موجود در جهان از ماده سياه تشكيل شده بلكه تحولات ساختاري در جهان هستي در اثر كنشهاي گرانشي اين ماده صورت گرفته است.
٢٨ درصد مانده باقيمانده كه عموما همان مواد تشكيل دهنده گازها و ستارهها هستند به داخل چاله هاي جاذبهيي كه از تجمع توده هاي پر جرم ماده سياه به وجود آمدهاند افتادهاند و بعدها به صورت كهكشانهايي در دل ماده سياه پديدار شدند.
در حقيقت پس از انفجار بزرگ نيروي گرانش بين توده هاي كم چگال و سرگردان ماده سياه موجب بهم پيوستن آنها و تشكيل توده هاي بزرگ و پر چگال شد .روند ادغام تا تشكيل توده هاي بزرگ تر و پر چگال تر ادامه داشت. اين تحقيق با كمك محققان دانشگاه كاليفرنيا و بر اساس داده هاي يابنده WMAP و از طريق شبيه سازي در يكي از سريعترين كامپيوتر هاي دنيا در طول دو ماه و با ٣٢٠٠٠٠ هزار ساعت كاركرد ٣٠٠ تا ٤٠٠ پردازشگر رايانهيي صورت گرفت. زمان مورد نظر در اين شبيه سازي از ٥٠ ميليون سال پس از انفجار بزرگ بوده آغاز مي شود كه در اين شبيه سازي, كنشهاي گرانشي ماده سياه در طي ٧/١٣ بيليون سال تا زمان ايجاد هاله ماده تاريك در اطراف كهكشان راه شيري با همان مقياس موجود مورد بررسي قرار مي گيرد.
توده هاي داخلي موجود در هاله مادر در واقع باقيمانده ادغام هسته هاي توده هاي كوچكتر ماده سياه هستند كه در مدارهاي گرانشي هاله هاي دروني در گردشند.
در اين تحقيق پنج هاله دروني پر جرم (هر يك جرمي معادل سه برابر خورشيد دارند) و چند هاله كوچكتر كه جمعا ١٠ در صد جرم هاله مادر را تشكيل مي دهند شبيه سازي شده و هنوز تنها يك كهكشان كوتوله شناخته شده در نزديكي مركز كهكشان راه شيري يافت شده است؛ از طرفي توده هاي بزرگي از ماده سياه در داخل كهكشان راه شيري مشاهده شده است. به اين ترتيب به نظر ميرسد در اطراف منظومه خورشيدي ما پراكندگي ماده تاريك بايد خيلي بيش تر و پيچيده تر از آنچه تاكنون تصور ميكرديم باشد.
گفتني است، اختر شناسان در صورتي مي توانند توده هاي ماده تاريك را در داخل هاله ماده تاريكي كه راه شيري را در بر گرفته با تلسكوپهاي آشكار ساز اشعه گاما شناسايي كنند كه ذرات تشكيل دهنده ماده تاريك از نوعي باشند كه در مقابل پرتو گاما خود را نشان دهند؛ البته انواعي از ذرات به عنوان ذرات تشكيل دهنده ماده سياه پيشنهاد شده است؛ به عنوان مثال نوترالينو كه در تئوري بنيادي «ابر تقارن» مطرح شده است كه اين ذرات در صورت بر خورد با يكديگر كاملا نابود ميشوند و ذرات جديدي تشكيل مي دهند كه اين عمل به توليد اشعه گاما منجر ميشود.
در حال حاضر تلسكوپهاي آشكار ساز اشعه گاما قدرت شناسايي آن دسته از مادههاي سياهي را كه نابود ميشوند، ندارند، اما تلسكوپهاي جديدتري در دست ساخت است كه با حساسيت بيشتر از اين قابليت برخوردار ميباشند؛ بنابراين اميد است كه در آينده بتوان علائمي را از لايههاي دروني تر پيدا كرد.
شبيه سازي همچنين ابزار قدرتمندي براي اخترشناسان فراهم ميكند تا بتوانند به شناخت درستي از مراحل اوليه شكلگيري كهكشان راه شيري دست يابند.
اولين كهكشانهاي كوچك در حدود ٥٠٠ ميليون سال بعد از انفجار بزرگ به وجود آمدند و در حال حاضر ستارههايي با اين قدمت و طول عمر در كهكشان ما وجود دارند.
اين شبيهسازي به ما در دانستن منشا پيدايش اين ستارههاي قديمي و اين كه اين ستارهها چگونه سر از كهكشانهاي كوتوله در آوردند و چگونه در مدارهاي مشخصي در هالههاي ماده سياه قرار گرفتند، كمك ميكند.
|
