دانشمندان از طریق شبیه‌سازی ظاهر ماده تاریک را به تصویر کشیدند

سوالات زیادی درباره ماده تاریک وجود دارد و دانشمندان پژوهش‌های زیادی پیرامون آن انجام می‌دهند. محققان اخیرا موفق به شبیه‌سازی ماده تاریک با جزئیات بسیار بالا شده‌اند.

چگونه می‌توان ماده‌ای که قابل دیدن نیست را مطالعه کرد؟ این موضوع چالش بزرگی است که اخترشناسان برای مطالعه ماده تاریک با آن دست و پنجه نرم می‌کنند. در حالی که ماده تاریک ۸۵ درصد کل مواد موجود در جهان را تشکیل داده، با نور برهم‌کنش ندارد و تنها با تاثیر گرانشی که روی نور و سایر مواد دارد، می‌توان آن را مشاهده کرد.

دانشمندان تا به امروز در شناسایی ماده تاریک روی زمین ناموفق بوده‌اند، با این حال توانسته‌اند به اطلاعاتی پیرامون آن دست پیدا کنند. ماده تاریک علاوه بر تاریک بودن، سرد نیز هست. آن‌ها با هم جمع شده و بذرهای خوشه کهکشان را تشکیل می‌دهند. ماده تاریک اغلب در اطراف کهکشان‌ها هاله ایجاد می‌کند و بیشترین جرم کهکشان را تشکیل می‌دهد.

با وجود چنین مواردی، هنوز سوالات بی‌جواب زیادی درباره ماده تاریک وجود دارد و به همین دلیل اخترشناسان اغلب مدل‌های جدیدی برای آن توسعه می‌دهند. یکی از این راه‌ها، شبیه‌سازی پیچیده کامپیوتری است.

اخیرا تیمی از «مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین» توانسته یک شبیه‌سازی با جزئیات بالا از ماده تاریک انجام دهد که نتیجه خارق‌العاده‌ای داشته است. دقت شبیه‌سازی ماده تاریکی بستگی به فرضیات محققان دارد. در این پژوهش، ماده تاریک متشکل از «ذرات سنگین با برهم‌کنش ضعیف» (WIMPs) با جرم حدود ۱۰۰ برابر یک «پروتون» درنظر گرفته شده است.

WIMPs یکی از محبوب‌ترین نظریه‌ها در رابطه با ماده تاریک محسوب می‌شود و اگرچه در گذشته شاهد شبیه‌سازی آن بوده‌ایم، پژوهش جدید جزئیات بسیار بالایی در اختیار ما قرار می‌دهد. در این شبیه‌سازی ماده تاریک در هاله‌های اطراف کهکشان‌ها شکل گرفته است.

طبق این پژوهش، هاله‌ها در همه مقیاس‌های جرمی از هاله‌های کوچک تا هاله‌های عظیم که در اطراف خوشه‌های کهکشان‌ها تشکیل می‌شوند، توسعه پیدا می‌کنند. این هاله‌ها ساختار مشابهی دارند و بیشترین تراکم در مرکز آن‌ها به چشم می‌خورد و در اطراف پراکنده می‌شوند.

در حالی که هاله‌های کوچک نمی‌توانند برای تشخیص تاثیر گرانشی آن‌ها روی نور مورد استفاده قرار بگیرند، اطلاعاتی درباره نحوه برهم‌کنش ماده تاریک با خود در اختیار ما قرار می‌دهد. یکی از ایده‌ها درباره ماده تاریک این است که وقتی ذرات با هم برخورد می‌کنند، تشعشعات گاما منتشر می‌شود.

ماده تاریک یکی از بزرگترین سوالات در اخترشناسی مدرن محسوب می‌شود و علاقه بسیاری به شناسایی مستقیم آن داریم، با این حال در حال حاضر شبیه‌سازی ماده تاریک یکی از قدرتمندترین ابزارهای ما برای شناخت بهتر آن است.