🌐کانال پروفسور علی نیری🌐

🔘 داستان کشف ماده‌ی تاریک

"قسمت پنجم"

✅ ماده تاریک نقش بسیار اساسی در رشد بذرهای اولیه و تشکیل ساختار اولیه کیهان دارد.

👈 به گونه‌ای که بدون آن کهکشان‌های امروزی نبودند.

💥 در کیهان اولیه جرم کاملا همگن از گازهای هیدروژن و هلیوم بود.

➖ برای شکل گیری ساختارها باید گازهای برخی مناطق در مقایسه با سایر قسمت‌ها متراکم و چگال‌تر شوند.

🔹🔸 چگالی میانگین درون یک کهکشان تقریبا 1 میلیون برابر بیشتر از چگالی میانگین کیهان است.

👈 در نتیجه برای تشکیل کهکشان‌ها و نواحی باید از گاز متراکم شود به گونه ای که چگالی باید بیشتر از چگالی زمینه گازی شود.

⚡️ چه عاملی باعث چگالش گاز در برخی نواحی شد❓

✅ پاسخ #گرانش است.

✔️ این نیرو می‌تواند باعث رشد غیر یکنواخت چگالی در محیط گازی گردد.

⚛ فرض کنید افت و خیزهای کوانتومی در اثر نوسانات کوانتومی در محیط کاملا یکنواخت اولیه بوجود آید.

➖ با گذشت زمان نیروی #گرانش باعث رشد این افت و خیزها ی کوچک شده بگونه‌ای که بعد از مدتی برخی از نواحی چگال‌تر از نواحی مجاور خود می‌شدند.

✅ نواحی با #چگالی بیشتر دارای #گرانش بیشتری شده و باعث جذب ماده بیشتر میشود به این فرآیند “ #ناپایداری گرانشی ” گویند.

🔹 در واقع کلید ساختارهای امروزی حاصل از افت و خیزهای کوانتومی در ابتدای کیهان بوده است.

🔅 نحوه شکل گیری افت و خیزهای کوانتومی و چگال در کیهان اولیه چه بوده❓

✅ در واقع کیهان اولیه شامل #پرتون #نوترون و #الکترون تابش و مقداری زیادی ماده تاریک بوده است.

⚫️ تقریبا الان میدانیم ماده تاریک 10-100 برابر ماده مرئی و #نوکلئونهاست .

⚛ قبل از تشکیل اتمهای خنثی , #الکترونها #پروتونها به طور مستمر #فوتونها را جذب می‌کردند و نشر می‌دادند و بهمین دلیل نوسانات #چگالی در ماده معمولی باعث افت و خیزهایی در چگالی فوتون‌ها می‌شود.

✅ یعنی نواحی که چگال‌تر است؛ #فوتون بیشتری جذب و گسیل می‌کند و ماده با تابش برهمکنش بیشتری دارد.

⚡️ از آن‌جا که #فوتون‌ها با سرعت نور حرکت می‌کنند پس در هیچ مقیاسی تراکمی از انرژی تابشی نداریم.

☑️ با توجه به اینکه ماده معمولی و تابش خیلی با هم جفت شدند به نظر می‌رسد تراکم ماده معمولی نخواهیم داشت.

👈 نتیجه اینکه با جفت شدن تابش و ماده، افت و خیزهای چگالی نمی‌تواند رشد کند…

➖ پس ساختارهایی مثل کهکشان‌ها نمی‌توانند از ماده معمولی به تنهایی شکل بگیرند.

🔘 اینجاست که کلی ماجرا در دست ماده تاریک است. چگونه❓

🔸 در کیهان اولیه افت و خیزهای چگالی در ماده معمولی و تاریک وجود داشته است.

➖ چون تابش فقط با ماده معمولی جفت شده است با انبساط کیهان افت و خیزهای چگالی ماده تاریک متناسب با انبساط کیهان رشد خواهد کرد در حالیکه افت و خیزهای چگالی ماده تاریک هیچ...

👈 اما ماده معمولی اندکی رشد می‌کند.

🔘 بعد از آنکه اتم‌های خنثی شکل گرفتند و ماده معمولی از تابش جدا شد اثرات گرانشی ماده تاریک وارد عمل می‌شود و باعث رشد افت و خیزهای چگالی ماده می‌شدند.

👈 بدین ترتیب افت و خیزهای چگالی در ماده معمولی و تاریک رشد و تا نهایتا ساختارهایی مثل کهکشان‌ها شکل بگیرند.

⚛ می‌دانیم ذرات ماده تاریک بار الکتریکی ندارند از خودشان تابشی گسیل نمی‌دهند و برهمکنشی ندارند.

➖ پس توده‌ای از ماده تاریک که در کنار هم قرار گیرد نمی‌تواند انرژی از دست بدهد در نتیجه اندازه اش تغیری نمی‌کند؛

👈 اما این هاله باعث جذب ذرات اطراف خود می‌شود چرا که ذرات ماده معمولی در نیروی گرانش ماده تاریک به دام میافتد.

⚫️ ماده معمولی در چاه پتانسیل ماده تاریک گرفتار میگردد و چون ماده معمولی با تابش برهمکنش دارد پس علت نشر تابش سرد شده گاز نیز سرد میشود و دما و انرژی جنبشی کاهش میابد.

➖ به سمت پایین‌ترین نقطه چاه پتانسیل ماده تاریک حرکت می‌کند اینگونه ماده معمولی در مرکز هاله ماده تاریک شکل می‌گیرد.

🔹 این تصویر با شواهد تجربی که امروز از توزیع ماده تاریک در اطراف کهکشان‌هاست کاملا سازگاری دارد.

🔘 اما انرژی تاریک چیست❓

👈 می‌دانیم در دهه 20 میلادی #ادوین_هابل کشف کرد کهکشانهای دیگری هستند که در حال دور شدن از ما هستند.

➖ تاقبل از آن همه فکر می‌کردیم که عالم ما تنها راه‌شیری و ایستا می‌باشد.

⚡️ حتی برای اثبات آن #انیشتین یک ثابت کیهان‌شناسی وارد معادله‌اش کرد.

🔹 بعدها به انبساط کیهان پی بردیم.

👈 تا سال 1998 همه فکر میکردیم به علت گرانش و با توجه به #نسبیت_عام سرعت انبساط کیهان در حال کاهش است.

👈 اما انقلابی دیگر در ایده و نظر ما باعث شد بفهمیم انبساط کیهان شتابدار است

✅ یعنی عاملی ناشناخته “ #انرژی_تاریک ” بر خلاف گرانش در حال عمل کردن است.

🔘 داستان کشف ماده‌ی تاریک

{قسمت اول}

✅ ماده تاریک نقش بسیار اساسی در رشد بذرهای اولیه و تشکیل ساختار اولیه کیهان دارد.

➖ به گونه ای که بدون آن کهکشانهای امروزی نبودند.

⚡️ در کیهان اولیه جرم کاملا همگن از گازهای هیدروژن و هلیوم بود.

➖ برای شکل گیری ساختارها باید گازهای برخی مناطق در مقایسه با سایر قسمتهامتراکم و چگال تر شوند.

➖ چگالی میانگین درون یک کهکشان تقریبا 1 میلیون برابر بیشتر از چگالی میانگین کیهان است.

👈 در نتیجه برای تشکیل کهکشان ها و نواحی باید از گاز متراکم شود به گونه ای که چگالی باید بیشتر از چگالی زمینه گازی شود.

🔹🔸 چه عاملی باعث چگالش گاز در برخی نواحی شد❓

👈 پاسخ گرانش است.

👆 این نیرو میتواند باعث رشد غیر یکنواخت چگالی در محیط گازی گردد.

🔅 فرض کنید افت و خیزهای کوانتومی در اثر نوسانات کوانتومی در محیط کاملا یکنواخت اولیه بوجود آید.

➖ با گذشت زمان نیروی گرانش باعث رشد این افت و خیزهای کوچک شده بگونه ای که بعد از مدتی برخی از نواحی چگالتر از نواحی مجاور خود میشدند.

☑️ نواحی با چگالی بیشتر دارای گرانش بیشتری شده و باعث جذب ماده بیشتر میشود به این فرایند “ #ناپایداری_گرانشی ” گویند.

✔️ در واقع کلید ساختارهای امروزی حاصل از افت و خیزهای کوانتومی در ابتدای کیهان بوده است.

⚛ نحوه شکل گیری افت و خیزهای کوانتومی و چگال در کیهان اولیه چه بوده❓

👈 در واقع کیهان اولیه شامل #پرتون #نوترون و #الکترون_تابش و مقداری زیادی #ماده_تاریک بوده است.

✅ تقریبا الان میدانیم ماده تاریک 10-100 برابر #ماده_مرئی و #نوکلئونهاست.

⚡️ قبل از تشکیل اتمهای خنثی , الکترونها پروتونها به طور مستمر #فوتونها را جذب میکردند و نشر میدادند و بهمین دلیل نوسانات چگالی در ماده معمولی باعث افت و خیزهایی در چگالی فوتون ها میشود یعنی نواحی که چگالتر است فوتون بیشتری جذب و گسیل میکند و ماده با تابش #برهمکنش بیشتری دارد.

👈 از آنجا که #فوتون ها با سرعت نور حرکت میکنند پس در هیچ مقیاسی تراکمی از انرژی تابشی نداریم.

☑️ با توجه به اینکه ماده معمولی و تابش خیلی با هم جفت شدند به نظر میرسد تراکم ماده معمولی نخواهیم داشت.

✅ نتیجه اینکه با جفت شدن تابش و ماده ,افت و خیزهای چگالی نمیتواند رشد کند ….. پس ساختارهایی مثل کهکشانها نمیتوانند از ماده معمولی به تنهایی شکل بگیرند.

👈 اینجاست که کلی ماجرا در دست ماده تاریک است. چگونه❓

➖ در کیهان اولیه افت و خیزهای چگالی در ماده معمولی و تاریک وجود داشته است.

➖ چون تابش فقط با ماده معمولی جفت شده است با انبساط کیهان افت و خیزهای چگالی ماده تاریک متناسب با انبساط کیهان رشد خواهد کرد در حالیکه افت و خیزهای چگالی ماده تاریک هیچ … اما ماده معمولی اندکی رشد میکند.

🔸 بعد از آنکه اتمهای خنثی شکل گرفتند و ماده معمولی از تابش جدا شد اثرات گرانشی ماده تاریک وارد عمل میشود و باعث رشد افت و خیزهای چگالی ماده میشدند.

👆 بدین ترتیب افت و خیزهای چگالی در ماده معمولی و تاریک رشد و تا نهایتا ساختارهایی مثل کهکشانها شکل بگیرند.

⚡️ میدانیم ذرات ماده تاریک بار الکتریکی ندارند از خودشون تابشی گسیل نمیدهند و #برهمکنشی ندارند.

➖ پس توده ای از ماده تاریک که در کنار هم قرار گیرد نمیتواند انرژی از دست بدهد در نتیجه اندازه اش تغیری نمیکند اما این هاله باعث جذب ذرات اطراف خود میشود چرا که ذرات ماده معمولی در نیروی گرانش ماده تاریک به دام میافتد.

🔅 ماده معمولی در چاه #پتانسیل ماده تاریک گرفتار میگردد و چون ماده معمولی با تابش #برهمکنش دارد پس علت نشر تابش سرد شده گاز نیز سرد میشود و دما و انرژی جنبشی کاهش میابد.

➖ به سمت پایین ترین نقطه چاه پتانسیل ماده تاریک حرکت میکند اینگونه ماده معمولی در مرکز هاله ماده تاریک شکل میگیرد.

👆 این تصویر با شواهد تجربی که امروز از توزیع ماده تاریک در اطراف کهکشانهاست کاملا سازگاری دارد.

🔘 اما انرژی تاریک چیست❓

➖ میدانیم در دهه 20 میلادی #ادوین_هابل کشف کرد کهکشانهای دیگری هستند که در حال دور شدن از ما هستند تاقبل از آن همه فکر میکردیم که عالم ما تنها راه شیری و ایستا میباشد.

✅ حتی برای اثبات آن #انیشتین یک ثابت کیهان شناسی وارد معادله اش کرد.

➖ بعدها به انبساط کیهان پی بردیم.

➖ تا سال 1998 همه فکر میکردیم به علت گرانش و با توجه به #نسبیت_عام سرعت انبساط کیهان در حال کاهش است.

🔅 اما انقلابی دیگر در ایده و نظر ما باعث شد بفهمیم انبساط کیهان شتابدار است یعنی عاملی ناشناخته “ #انرژی_تاریک ” بر خلاف گرانش در حال عمل کردن است.

⚛ گروه پروژه #ابر_نواختری کیهانی به مدت ده سال از سال 1988-1998 به بررسی ابرنواخترها پرداختند.

👆 گروه دوم تیم ابرنواخترهایی با انتقال سرخ بالا نیز مطالعاتی داشتند.