🔘 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.