بیش از ۸۵درصد ماده‌ی جهان ما از ماده‌ی تاریک ساخته شده است، اما ماهیت اصلی آن همچنان ناشناخته است. شاید نکته کلیدی برای رمزگشایی از رازِ ماده‌ی تاریک در کهکشان‌های اولیه، مهد تشکیل اولین ستارگان کیهانی، قرار داشته باشد. ماده‌ی تاریک می‌تواند بر توزیع و شکل این پیش‌ماده‌های کهکشانی طوری تاثیر گذاشته باشد که بتواند نشان دهد این ماده مرموز از چه نوع ذراتی ساخته شده است. اکنون شبیه‌سازی‌های جدید این امکان را فراهم کرده تا ببینیم نواحی تشکیل ستاره‌ای اولیه تحت نظریه‌های ماده‌ی تاریک مختلف چطور به‌نظر می‌آید.

نظریه پیشرو، معروف به ماده‌ی تاریک سرد، در شبیه‌سازی‌ها در بازتولید ساختار بزرگ‌مقیاس جهان به‌خوبی عمل کرده است. بااین‌حال،‌ تلاش این نظریه در مقیاس‌های کوچک‌تر مانند هسته‌ی کهکشان‌های کم‌جرم و جستجو به‌دنبال ذرات ماده‌ی تاریک سرد ادامه داشته و به‌جایی نرسیده است. این امر به سناریوهای دیگری مانند ماده‌ی تاریک «گرم»، یک ذره سبک‌تر و سریع‌تر، و ماده‌ی تاریک «فازی»، بوزون اَبَرسبکی که ممکن است ماهیت موجی-کوانتومی‌گونه آن بر توزیع ستاره‌ها و گازهای اولیه تاثیرگذار بوده باشد، منجر شده است.

فیلیپ موکز از پرینستون،‌در نیوجرسی، ‌و همکارانش در یک شبیه‌سازی جدید دریافتند که هر یک از این سه مدل به توزیع متفاوتی از ماده‌ی تاریک، و بنابراین الگوی مشخصی از تشکیل کهکشانی می‌انجامد. درابتدا همه نامزدهای ماده‌ی تاریک در شبکه‌ای از رشته‌ی ریسمان‌مانند به‌طول میلیون‌ها سال نوری درهم آمیخته شده‌اند. اگر ماده‌ی تاریک سرد را درنظر بگیریم، این رشته‌ها به‌سرعت به توده‌هایی تکه‌تکه می‌شوند که باعث پیدایش پیش‌کهکشان‌ها به‌صورت خوشه‌های ستاره‌ای جدا از هم شوند. درغیراین‌صورت،‌ ستارگان تازه‌متولدشده کل رشته‌ها را روشن (شفاف) می‌کنند، با ماده‌ی تاریک فازی اثر یک الگوی تداخلی‌گونه‌ی اضافی در آرایش دیده می‌شود. این نتایج می‌تواند راهنمای مفیدی برای تلسکوپ فضایی جیمزوبِ ناسا باشد که در تلاش برای به‌تصویردرآوردن این کهکشان‌های اولیه است.

نویسنده:

Christopher Crockett، نویسنده مستقل در آرلینگتون،‌ ویرجینیا

منبع:

https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.123.141301