🌐کانال پروفسور علی نیری🌐

🔘 داستان کشف ماده‌ی تاریک

"قسمت چهارم"

✅ نیروی گرانش کیهان متناسب با مقدار ماده افزایش میابد، پس سرنوشت کیهان به ماده بستگی دارد.

➖ اگر چگالی ماده موجود در کیهان بیشتر از چگالی بحرانی باشد، جاذبه گرانشی بالاخره بر انبساط فعلی غلبه کرده و انقباض کیهان شروع میشود(تا اینجا انرژی تاریک را در نظر نگرفتیم).

👈 حال سوال اینجاست چگونه کل ماده موجود در کیهان را میتوانیم تعیین کنیم❓

➖ به کمک میدان مغناطیسی و گرانش می‌توان براوردی از مقدار ماده در کیهان کرد.

🔭 بررسی #امواج_الکترومغناطیس از فضا توسط تلسکوپهای پیشرفته بر گستره وسیعی از طول موج ها ( #رادیویی تا #فرابنفش ) به همراه مدل سازی کامپیوتری این کمک را می‌کند که بتوان براوردی به خوبی از مقدار ماده در کیهان کرد.

⚛ توزیع ماده در مقیاس بزرگ همگن و همسانگرد است.

➖ با دانستن مقدار ماده نمونه معینی از کیهان و حجم کل کیهان میتوان کل ماده مرئی در جهان را براورد نمود.

☑️ امروزه ثابت شده است سهم ماده مرئی در چگالی کیهان کمتر از 0.1 چگالی بحرانی است در نتیجه اینکه اگر همه ماده کیهان مرئی باشد آنگاه انبساط کیهان تا ابد ادامه دارد.

✔️ شواهد کیهان شناسی نشان میدهد 95 درصد کیهان تاریک است و هیچ گونه تابش الکترومغناطیسی از خود تابش نمیکند.

⚫️ این ماده تاریک هست که سرنوشت کیهان ما را تعیین میکند پس لازمه مقدار ماده تاریک را براورد کنیم.

🔘 پاسخ یافتن ماده تاریک در اثرات گرانشی است.

👈 چرا که از طریق اثرات گرانشی در خوشه های کهکشانی میتوان بهتر به وجود این ماده مرموز پی برد.

⚡️ چگونه میتوان مقدار ماده تاریک را در یک کهکشان اندازه گرفت❓

➖ در اطراف کهکشانهای مارپیچی ابرهای هیدروژنی رقیقی وجود دارد که حول مرکز آن کهکشان میچرخند.

👆 اگر چنین کهکشانهایی را از لبه بنگریم به نظر میرسد این ابرهای هیدروژنی در دوطرف کهکشان در جهتهای مختلفی در حرکتند.

🌀 یکی به سمت ما و دیگری در حال دور شدن از ماست.

🔴🔵 این ابرهای هیدروژنی تابشی با طول موج معین گسیل میکند و به دلیل اثر #دوپلر , نور تابشی از ابرهایی که در حال دور شدن از ما هستند به قرمز میگراید و آنهایی که در حال نزدیک شدن به ما هستند به آبی میگرایند.

👆پس با اندازه گیری این جابه جایی ها میتوان سرعت حرکت این ابرها در لبه کهکشان را تعیین کرد سپس با دانستن سرعت حرکت و فاصله آنها از مراکز کهکشان میتوان مقدار ماده موجود در آن کهکشان را براورد کرد.

⚡️ اما یک مساله مهمی هست.

➖ خب با سرعت حرکت ابرهای هیدروژنی لبه کهکشانها یا یک ستاره فرضی در لبه یک کهکشان میتوان جرم کهکشانی را تعیین کرد اما محاسبات نشان میدهد که جرم ماده مرئی موجود در کهکشانها خیلی کمتر از آن است که بتواند سرعت به دست آمده برای ابرهای هیدروژنی لبه کهکشان ها را تامین کند.

➖ و نیاز به جرم بیشتری در کهکشان است.

👈 یعنی جرمی معادل 10 برابر ماده مرئی نیاز است.

✅ پس بعبارتی ماده تاریک موجود در کهکشان 10 برابر پرجرم تر از ماده مرئی است.

➖ شواهد نشان میدهد کهکشانها هاله ای از ماده تاریک در اطراف خود دارند و بیشتر نیروی گرانش کهکشانها ناشی از ماده تاریک است.

✔️ پس نتیجه اینکه ماده مرئی در #دینامیک کهکشانها نقش ناچیزی دارند.

➖ و بیشتر به ماده تاریک بستگی دارد.

✅ پس ماده تاریک در ابعادی به شعاع 3-4 برابر شعاع ماده مرئی در اطراف کهکشان ها پراکنده شدند.

👈 مثلا اگر شعاع کهکشانی 20 #کیلوپارسک باشد {هر پارسک تقریبا 3 سال نوری است } آنگاه شعاع هاله تاریک 60-70 #کیلوپارسک است.

👈 اما مرز دقیق ندارد.

🔹🔸 دلیل آنهم اینست که ابرهای هیدروژنی را فقط تا فاصله مشخصی از کهکشان میتوان آشکار کرد.

⚫️ آیا ماده تاریک در مقیاس هایی بزرگ مثل خوشه‌های کهکشانی هم وجود دارد❓

➖ جرم مرئی در یک خوشه کهکشانی با دانستن جرم مرئی همه کهکشانها تعیین میشود.

👈 اما هر یک از کهکشان‌ها هاله‌ای تاریک در اطراف خود دارند.

🔹 پس طبیعی است که کل خوشه کهکشانی نیز مقدار زیادی ماده تاریک داشته باشد ولی چون اندازه این هاله واقعی نیست نمیتوان تخمین دقیق زد.

🌀 در این مورد میتوان از روی سرعت حرکت کهکشانهای درون خوشه میتوان جرم کل آن در نتیجه مقدار ماده تاریک را تعیین کرد.

👁‍🗨 مشاهدات نشان می‌دهد که ماده تاریک موجود در خوشه های کهکشانی 10-100 برابر مقدار ماده مرئی است.

⚡️ آیا غیر از مطالعه سرعت کهکشان‌ها در خوشه‌ها و ابر‌های هیدروژنی می‌توان به ماده تاریک پی برد❓

✅ پاسخ مثبت است.

👈 قبلا گفتیم ماده تاریک تاثیراتی گرانشی دارد و از روی اثرات آن که باعث خمیدگی مسیرهای پرتو نور میشود.