شاهکار جدید تلکسوپ جیمز وب: دقیق‌ترین نقشه از ماده تاریک در کیهان تهیه شد

ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، نقشه‌ای پرجزئیات از ماده تاریک تهیه کرده‌اند که به‌گفته آنها، شفاف‌ترین تصویر از «اسکلت گرانشی» جهان تا امروز محسوب می‌شود. این نقشه جدید نشان می‌دهد که این ماده نامرئی چگونه از نخستین دوران‌های کیهان، باعث شکل‌گیری ساختارهای بزرگ شده است.

کد خبر: ۹۰۷۸۸۳

تاریخ: ۱۲ بهمن ۱۴۰۴ - ۱۴:۴۸

دیجیاتو: ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، نقشه‌ای پرجزئیات از ماده تاریک تهیه کرده‌اند که به‌گفته آنها، شفاف‌ترین تصویر از «اسکلت گرانشی» جهان تا امروز محسوب می‌شود. این نقشه جدید نشان می‌دهد که این ماده نامرئی چگونه از نخستین دوران‌های کیهان، باعث شکل‌گیری ساختارهای بزرگ شده است.

نتایج این پژوهش که در ژورنال Nature Astronomy منتشر شده، توسط داده‌های دوربین فروسرخ جیمز وب و بررسی حدود ۸۰۰ هزار کهکشان در میدان COSMOS به دست آمده است. این میدان، یکی از شناخته‌شده‌ترین نواحی آسمان برای مطالعه شکل‌گیری و خوشه‌بندی کهکشان‌ها به حساب می‌آید.

«ریچارد ماسی»، فیزیک‌دان دانشگاه دورهام و یکی از نویسندگان مقاله، ماده تاریک را نوعی اسکلت گرانشی توصیف کرده که همه‌چیز در آن فرو می‌ریزد. او می‌گوید در این نقشه، روند شکل‌گیری این چارچوب گرانشی به‌طور مستقیم دیده می‌شود.

ماده تاریک حدود پنج برابر بیشتر از ماده معمولی در جهان فراوانی دارد، اما نوری ساطع نمی‌کند. دانشمندان حضور آن را از آثار گرانشی‌ تشخیص می‌دهند؛ یعنی از روی این‌که چگونه مسیر حرکت و توزیع ماده مرئی را تغییر می‌دهد. با ردیابی این تغییرات، پژوهشگران جای خوشه‌های ماده تاریک و نقش آنها در هدایت شکل‌گیری کهکشان‌ها را متوجه می‌شوند.

تیم جیمز وب برای ساخت این نقشه جدید از ماده تاریک از پدیده‌ای موسوم به «همگرایی گرانشی ضعیف» استفاده کرده است. این پدیده به کج‌شدن بسیار ظریف نور بر اثر جرم ساختارهای نامرئی در مسیر اشاره دارد. هنگامی‌که ماده تاریک در رشته‌های کیهانی انباشته می‌شود، گرانش آن مسیر فوتون‌های کهکشان‌های پس‌زمینه را خم می‌کند و آنها را کشیده یا کمی کج نشان می‌دهد.

سپس پژوهشگران با اندازه‌گیری میزان این دگرگونی در شکل کهکشان‌های پس‌زمینه، مقدار ماده تاریک و نحوه توزیع آن را محاسبه کرده‌اند.

تلسکوپ جیمز وب برای این پروژه، یک بخش ثابت از آسمان را در میدان COSMOS به‌مدت ۲۵۵ ساعت رصد کرده است. پژوهشگران با کنار هم گذاشتن داده‌های به‌دست آمده، شبکه‌ای از رشته‌های ماده تاریک را بازسازی کرده‌اند که کهکشان‌ها روی آن قرار گرفته‌اند.

میدان COSMOS پیش‌تر با تلسکوپ فضایی هابل هم به‌طور گسترده بررسی شده بود. حدود دو دهه پیش، تصاویر هابل از این ناحیه، دید تازه‌ای از نحوه شکل‌گیری و خوشه‌بندی کهکشان‌ها ارائه کرد. اکنون جیمز وب با توانایی‌های فروسرخ خود این چشم‌انداز را گسترش داده و به زمان‌های دورتری در گذشته کیهان نفوذ کرده است.

«دایانا اسکوگنامیگلیو» (Diana Scognamiglio)، نویسنده اصلی مقاله از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، می‌گوید ساختارهایی که جیمز وب نشان می‌دهد با نتایج هابل هم‌خوانی دارد، اما جزئیات بسیار بیشتری دیده می‌شود که «خیره‌کننده» است.

رصد فروسرخ به ستاره‌شناسان اجازه می‌دهد تا «شبکه کیهانی» را بهتر شناسایی کنند؛ شبکه‌ای از رشته‌های به‌هم‌پیوسته ماده تاریک که کهکشان‌ها مانند دانه‌های تسبیح روی آن ردیف شده‌اند. این رشته‌ها جای نخستین توده‌های کیهانی پس از بیگ‌بنگ را نشان می‌دهند و شواهد مستقیم این مسئله هستند که گرانش چگونه ماده معمولی را به‌درون این چاله‌ها کشیده است.

این پژوهش مجموعه داده‌ای را در اختیار جامعه علمی قرار داده که سال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. «ریچل ماندلبام» (Rachel Mandelbaum)، فیزیک‌دان دانشگاه کارنگی ملون که در این پروژه مشارکت نداشته، می‌گوید این داده‌ها به ما کمک می‌کنند به پرسش‌های بنیادی درباره توزیع ماده در جهان و روند تحول کهکشان‌ها پاسخ دهیم.

همچنین در مأموریت‌های آینده قرار است از نقشه جدید ماده تاریک جیمز وب کمک گرفته شود.

فیزیک‌دانان امیدوارند با ترکیب این داده‌ها، به ماهیت واقعی ماده تاریک نزدیک‌تر شوند. نقشه جدید جیمز وب می‌تواند پایه و اساس یک مدل سه‌بعدی از کیهان باشد که داده‌های همه این ماموریت‌ها را در خود ادغام می‌کند.