توزیع مفصلی از ماده تاریک در ناحیه بزرگی از آسمان انجام شده است: زرد و قرمز نواحی چگال از ماده تاریک را نشان می‌دهند و دایره‌های سیاه خوشه‌های کهکشانی را نمایش می‌دهند.

ماده‌ی تاریک حدود 5 برابر، فراوانی بیشتری نسبت به ماده‌ای دارد که آن را می‌بینیم. اگرچه غیر مرئی است، اما حضور آن را می‌توان آشکار کرد چون فضا‌زمان را خمیده می‌کند. تمرکز زیاد ماده‌ی تاریک در پیش زمینه (foreground) باعث می‌شود نوری که از کهکشان‌های پس‌زمینه می‌آید خم شود و تصاویر ما از آن‌ها تحریف شود. این اثر که «همگرایی گرانشی ضعیف» نامیده می‌شود، تاکنون برای کاربردهایش در فهم ماده‌ی تاریک در تک خوشه‌های کهکشانی مطالعه شده‌است، اما آخرین مساحی انجام شده، مقیاس‌ها را افزایش داده است.

با استفاده از یک دوربین 570 مگا پیکسلی در تلسکوپ ویکتور ام بلانکو در رصدخانه‌ی اینتر-آمریکن سرو تولولو (Cerro Tololo Inter-American Observatory)در شیلی، پژوهش‌گران از حدود 2 میلیون کهکشان در ناحیه‌ی بزرگی از آسمان جنوب (از دیدگاه ناظری روی زمین این ناحیه مساحتی برابر 700 خورشید دارد( تصویر برداری کردند. آن‌ها اعوجاج‌های کوچک در شکل کهکشان‌های بسیار دوردست را با دقت یافتند و از آن‌ها برای ترسیم جرم ماده تاریک در پیش‌زمینه استفاده کردند.

مشاهدات با تصویر استاندارد کیهان‌شناسی به خوبی تطبیق داشت، به این صورت که ماده‌ی تاریک به عنوان عامل اصلی شکل‌گیری ساختارهای کیهانی بزرگ مقیاس در نظر گرفته می‌شود، این گفته‌ی چانگ است. او می‌افزاید «ما برخی ساختارهای بسیار پرجرم با مقیاس حدود 100 میلیون سال نوری را شناسایی کردیم» که با توجه به تهی جاهای عظیم در نقشه (نواحی آبی) و ابر خوشه‌های ماده تاریک (نواحی قرمز) مشخص می‌شوند. مطالعات آینده می‌توانند تعیین کنند که آیا این‌ها ساختارهای اصلی بوده‌اند یا خیر.

این نقشه تنها شامل تنها 3% از ناحیه آسمان می‌شود که پروژه‌ای به نام مساحی انرژی تاریک (Dark Energy Survey (DES)) تا اواخر فعالیت خود در سال 2018 پوشش می‌دهد. این پروژه، انرژی تاریک نام گرفته (نه ماده تاریک) چون هدف نهایی آن ترسیم توزیع ماده به گونه‌ای است که بتوان انرژی تاریک، نیروی مرموزی که جهان را به عنوان یک فضای شتابدار منبسط می‌کند، را اندازه گرفت.

در گذشته، بزرگنمایی گرانشی ضعیف برخی از قانع‌ کننده‌ترین شواهد از وجود ماده تاریک را ایجاد کرده است. در یک مطالعه برجسته در سال 2006 از برخورد دو خوشه کهکشانی که با نام «خوشه گلوله» شناخته می‌شوند، یک گروه دریافتند که ناحیه با قویترین بزرگنمایی به طور قابل توجهی ازانباشت ماده‌ی مرئی (باریونی) انحراف دارد، شاهدی از اینکه ماده تاریک فضا-زمان را خمیده کرده است. در مقاله‌ای که در ساینس[2] منتشر شد، دیوید هاروی (David Harvey) از موسسه فن‌آوری فدرال سوئیس از لوزان و همکارانش شاهد مشابهی برای 72 خوشه کهکشانی که بزرگترین مجموعه کنونی به شمار می‌رود‌، منتشر کردند. او می‌گوید «مساحی همچون DES سرانجام خوشه‌های برخورد کننده بسیار بیشتری مشابه با آنچه در مطالعه‌ی ما بود را خواهد یافت.»

اثرات همگرایی گرانشی ایجاد شده توسط ماده تاریک را نه تنها با نگاه به نور کهکشان‌های دوردست بلکه با توجه به نور بسیار قدیمی‌تری از جهان یعنی تابش کهموج پس زمینه کیهانی می‌توان کشف کرد. در مطالعه‌ای که در 13 آوریل منتشر شد، محققان استفاده از تلسکوپ کیهان‌شناسی آتاکاما در شیلی را برای اندازه‌گیری این انحراف‌ها به منظور نگاشت توزیع‌های ماده تاریک پیرامون 12000 کهکشان توصیف می‌کنند [3].

مراجع:

1. Vikram, V. et al. Mon. Not. R. Astron. Soc., in press (2015).

2. Harvey, D. et al. Science 347, 1462–1465 (2015).

3. Madhavacheril, M. et al Phys. Rev. lett. 114 151302 (2015).

منبع:

Dark matter mapped at cosmic scale

نويسنده:

دیوید کستلویچی (Davide Castelvecchi)