ماده تاریک؛ فرضیه کامل نیست، اما جایگزینی نیز ندارد



اگرچه فرضیه خاص در مورد “ماده تاریک” کامل نیست، جایگزین های آن بدتر هستند و هیچ یک از آنها نمی توانند این ماده مرموز را به اندازه کافی توضیح دهند.

به گزارش ایسنا و به نقل از فضای مجازی، ماده تاریک یک ذره فرضی است که بخش عمده جرم کیهان را تشکیل می دهد. درست است که فرضیه ماده تاریک دارای نقص هایی است و ما هنوز ذره ای از ماده تاریک پیدا نکرده ایم، اما حقیقت این است که فرضیه های جایگزین بسیار بدتر از فرضیه هایی هستند که در حال حاضر نامیده می شوند.

جهان پر از اسرار غیر قابل توضیح است، و این چیزی است که ستاره شناسان و اخترفیزیکدانان را تا این حد به این رشته علاقه مند می کند. بسیاری از این پازل ها حول محور جاذبه می چرخند. وقتی به ستاره‌های اطراف مرکز کهکشان‌هایشان نگاه می‌کنیم، متوجه می‌شویم که به دلیل مقدار ماده مرئی که گرانش می‌تواند در آن مدارها نگه دارد، بسیار سریع حرکت می‌کنند.

کهکشان‌های اطراف خوشه‌های کهکشانی نیز بسیار سریع حرکت می‌کنند، به دلیل مقدار جرم قابل مشاهده در خوشه‌های کهکشانی. این گروه ها نور پس زمینه را بسیار خم می کنند. حتی ساختارهای بزرگ در جهان ما خیلی سریع بدون هیچ منبع جرم اضافی شکل گرفتند.

بهترین فرضیه برای دانشمندان برای توضیح همه این مشاهدات متفاوت این است که نوع جدیدی از ذره به نام «ماده تاریک» در جهان ساکن است. همانطور که از نام آن پیداست، این ذره تقریباً کاملاً نامرئی است و به ندرت با ماده معمولی برهمکنش می کند. این ایده آنقدرها هم که به نظر می رسد دور از ذهن نیست. نوترینوها ذراتی هستند که دقیقاً این خصوصیات را دارند. اگرچه جرم کافی برای توضیح ماده تاریک ندارند، اما نشان می دهند که چنین ذرات می توانند وجود داشته باشند.

اما فرضیه ماده تاریک کامل نیست. شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای رشد کهکشانی نشان می‌دهد که کهکشان‌های تحت سلطه ماده تاریک باید چگالی فوق‌العاده بالایی در مرکز خود داشته باشند. مشاهدات کهکشان های واقعی چگالی بالاتری را در هسته آنها نشان می دهد، اما نه به اندازه ای که آن شبیه سازی ها پیش بینی می کردند. همچنین، شبیه‌سازی‌های ماده تاریک در حال تکامل در جهان پیش‌بینی می‌کند که هر کهکشان باید صدها قمر کوچک‌تر را در خود جای دهد، در حالی که رصدها به طور مداوم کوتاه هستند.

فرضیه MOND

با توجه به اینکه فرضیه ماده تاریک کامل نیست و هیچ مدرک مستقیمی مبنی بر وجود این ذرات نداریم، بررسی گزینه های دیگری خالی از لطف نیست.

یکی از این گزینه ها در دهه ۱۹۷۰ همراه با ایده اصلی ماده تاریک معرفی شد، زمانی که ستاره شناس به نام ورا روبین برای اولین بار حرکت پرسرعت ستارگان را در کهکشان ها کشف کرد. اما به جای افزودن عنصر جدیدی به جهان، او فرضیه خود را با تغییر نحوه عملکرد گرانش در مقیاس کهکشانی شکل داد. این فرضیه “MOND” نامیده می شود که مخفف “دینامیک نیوتنی اصلاح شده” است. این نام برای تمام فرضیه های ناشی از این مفهوم نیز به کار می رود.

طبق فرضیه MOND، گرانش که توسط نیوتن تعریف شده است، به خوبی در مقیاس سیاره ای یا منظومه شمسی کار می کند، به جز در مواردی که به محاسبات گرانشی دقیق ارائه شده توسط نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین نیاز دارید. به طور کلی، فرمول آشنا F = ma دقیقاً اعمال نمی شود و رابطه بین نیرو و شتاب از قانون متفاوتی پیروی می کند.

با فرضیه MOND، نیازی به تعریف ذره جدیدی برای توضیح رصد نیست، فقط تغییر جزئی در نیروی گرانشی آن را توضیح می دهد، و از آنجایی که تغییر گرانش تحت MOND به صراحت برای توضیح حرکت ستارگان در کهکشان ها طراحی شده است. ، این به طور طبیعی کار را به خوبی انجام می دهد. این نظریه همچنین از تولید بیش از حد قمرها و هسته های کهکشانی پر از ماده تاریک رنج نمی برد.

قهرمان معیوب

اما فرضیه MOND هنوز کامل نشده است. تغییرات گرانشی که برای توضیح حرکت ستارگان در این فرضیه استفاده می شود، توضیح حرکت کهکشان ها در خوشه ها و همگرایی نور پس زمینه را که یک فرضیه نسبیتی کامل نیست، دشوار می کند. در این میان، تمام نظریه های فیزیک مدرن باید با قانون نسبیت خاص مطابقت داشته باشند.

MOND به نام “TeVeS” می تواند با نسبیت عام سازگار باشد. مدل‌های مبتنی بر گرانش اصلاح‌شده در توضیح رشد ساختار در جهان، ویژگی‌های پس‌زمینه مایکروویو کیهانی و سایر مواردی که در آن‌ها فرضیه «ماده تاریک» به خوبی مناسب است، مشکل زیادی دارند.

هیچ فرضیه ای از خانواده MOND وجود ندارد که بتواند تک تک مشاهدات مربوط به ماده تاریک را توضیح دهد. همه آنها حداقل در یک آزمون مردود شدند. در حالی که MOND ممکن است در مورد منحنی های چرخش کهکشان ها دقیق باشد، مشاهدات کافی وجود دارد که به ما می گوید هنوز برای وجود در کیهان به ماده تاریک نیاز دارد.

همانطور که گفته شد، فرضیه ماده تاریک کامل نیست، اما باز هم، هیچ فرضیه علمی بهتر از آن وجود ندارد.

هنگام ارزیابی فرضیه‌های رقیب، دانشمندان نمی‌توانند پیش‌بینی را دنبال کنند یا فرضیه‌ای را انتخاب کنند که جالب‌تر یا ساده‌تر از فرضیه ماده تاریک به نظر می‌رسد.

دانشمندان می گویند باید شواهد را دنبال کنیم تا ببینیم به کجا منتهی می شود. برای نزدیک به ۵۰ سال، هیچ کس نظریه ای مانند MOND ارائه نکرده است که بتواند حجم وسیعی از اطلاعات ما را در مورد جهان توضیح دهد. این باعث اشتباه MOND نمی شود، اما آن را جایگزین بسیار ضعیف تری برای فرضیه ماده تاریک می کند.

انتهای پیام