Scientific Information

زندگي تكثير ثروتی است كه نامش محبت است

تعیین طول عمر و شناخت روند تحول ماده سیاه
ساعت ۱:٢۸ ‎ب.ظ روز دوشنبه ۱٧ آبان ۱۳۸٩  

محققان دانشگاه کالیفرنیا با استفاده از ابر کامپیوتر ناسا و با انجام عملیات شبیه سازی موفق به تعیین  طول عمر و شناخت روند تحول ماده سیاهی که همچون هاله ای گرداگرد کهکشان راه شیری را فرا گرفته است, شدند. نتایج حاصله توسط این محققان لایه های درونی ماده سیاه را با جزییاتی بی نظیر به معرض نمایش می گذارد که این زمینه ساز مناسبی برای آگاهی از تاریخ تحول کهکشان را ه شیری محسوب می شود.

 باید دانست هر  کهکشانی در هاله ا ی از ماده ای اسرار آمیز به نام ماده سیاه پوشانده شده است که  وجود آن  تنها به طور غیر مستقیم و از طریق مشاهده تاثیرات گرانشی آن تشخیص داده می شود و بسیار  بسیار بزرگتر و کروی تر از کهکشان درخشانی است که در دل خود جای داده است. مطالعات جدید بر اساس داده های شبیه سازی کامپیوتری اطلاعات بسیار ارزشمند تری نسبت به دانسته های پیشین ما در اختیارمان  قرار می دهد.این اطلاعات  حاکی از آن است که  ماده سیاه به طرز شگفت آوری پر جرم و پرچگال است و ساختا رچگالی  آن به گونه است  که درلایه های درونی تر  چگالی آن افزون تر می باشد .


ما تا کنون  10000 لایه کروی مانند از ماده سیاه  گرد کهکشان راه شیری  کشف کرده ایم  که برخی از آنها خود  لایه های درونی تری را در بر می گیرند. البته این کشف از دیدگاه تئوریکی کاملا پیش بینی شده بود , اما این برای اولین بار است  که در یک شبیه سازی کامپیوتری با کمک ریاضیات نمایش داده می شود.

البته مشاهدات صورت گرفته توضیح پدیده " مشکل قمر های گم شده " را مشکل تر می سازد. این مشکل به این صورت است که آن دسته از توده های مواد غیر سیاه که در داخل و اطراف کهکشان را ه شیری ما- به شکل کهکشانهای کوتوله اقماری وجود دارند – با مواد سیاهی که در شبیه سازی دیده شده است متفاوت هستند. اختر شناسان تا کنون موفق به کشف 15 کهکشان کوتوله شده اند که با مقایسه با 120 هاله ماده تاریک بسیار بزرگی که کهکشان را ه شیری ما را در برگرفته مشتاقانه در جستجوی یافتن پاسخی برای این سوال هستند که کدامیک از این هاله ها و به چه دلیل در بر گیرنده این کهکشانهای کوتوله  هستند؟ البته شاید آن دسته از مدلهای تئوریکی در خصوص نحوه تشکیل  ستا ره ها که متکی بر  هاله های پر جرم  ماده سیاه هستند  بتوانند به حل  این مشکل  کمک کنند.

اگر چه هنوز طبیعت ماده سیاه  همچنان برای ما در هاله ای از ابهام  باقی مانده  است اما می دانیم که نه تنها  82 درصد از ماده  موجود در جهان از ماده سیاه تشکیل شده است بلکه  تحولات ساختاری در جهان هستی در اثر کنشهای گرانشی  این ماده صورت گرفته است .28 درصد مانده باقیمانده که عموما   همان مواد  تشکیل دهنده گازها  و ستاره ها هستند  به داخل چاله های جاذبه ای که از تجمع توده های پر جرم ماده سیاه به وجود آمده اند افتاده اند و بعدها به صورت کهکشانهایی در دل ماده سیاه پدیدار شدند.

 در حقیقت پس از انفجار بزرگ نیروی گرانش بین توده های کم چگال و سرگردان ماده سیاه موجب بهم پیوستن آنها و تشکیل توده های بزرگ و پر چگال شد .روند ادغام تا تشکیل توده های بزرگ تر و پر چگال تر ادامه داشت.  این تحقیق با کمک محققان دانشگاه کالیفرنیا و بر اساس داده های یابنده WMAP و از طریق شبیه سازی در یکی از سریعترین کامپیوتر های دنیا در طول دو ماه و با 320000 هزار ساعت کارکرد 300 تا 400 پردازشگر کامپیوتری صورت گرفت. زمان مورد نظر در این شبیه سازی از 50 میلیون سال پس از انفجار بزرگ بوده آغاز می شود  که در این شبیه سازی, کنشهای گرانشی ماده سیاه در طی 13.7 بیلیون سال تا زمان ایجاد هاله  ماده تاریک در اطراف کهکشان راه شیری , با همان  مقیاس موجود , مورد بررسی قرار می گیرد. توده های داخلی موجود در هاله مادر در واقع باقیمانده ادغام هسته های توده های کوچکتر ماده سیاه  هستند که در مدارهای  گرانشی هاله های درونی  در گردشند.

در این تحقیق  پنج هاله درونی پر جرم (هر یک جرمی معادل 3 برابر خورشید دارند )و چند هاله کوچکتر  که جمعا  10 در صد جرم هاله مادر را تشکیل می دهند  شبیه سازی شده است و هنوز تنها یک کهکشان کوتوله شناخته شده در نزدیکی  مرکز کهکشان راه شیری  یافت شده است .

 از طرفی توده های بزرگی از ماده سیاه در داخل  کهکشان راه شیری مشاهده شده است . به این ترتیب به نظر می رسد در  اطراف  منظومه خورشیدی ما پراکندگی ماده تاریک باید خیلی بیش تر و پیچیده تر از  آنچه تا کنون تصور می کردیم باشد .