4 مارس 2025-جستجوی ماده تاریک -© shutterstock/Anhuman Rath
تیمی به رهبری یکی از اعضای دانشگاه متروپولیتن توکیو در جستجوی ماده تاریک، رصد کهکشان‌ها با استفاده از فناوری طیف‌نگاری جدید و تلسکوپ ماژلان رسی، به پیشرفت‌هایی دست یافته‌اند.تنها با چهار ساعت رصد، اندازه‌گیری‌های دقیق در محدوده مادون قرمز محدودیت‌های جدیدی را برای طول عمر ماده تاریک ایجاد کرده است.یافته‌های آنها کاربرد حیاتی فناوری خود را برجسته می‌کند و جستجو را به بخش‌های کمتر کاوش‌شده طیف گسترش می‌دهد.
در طول قرن گذشته، کیهان شناسان با یک ناهماهنگی آشکار در آنچه در کیهان دیده اند دست و پنجه نرم کرده اند. برای مثال، مشاهدات چرخش کهکشان‌ها نشان می‌دهد که جرم بسیار بیشتر از آن چیزی است که ما می‌توانیم ببینیم.
فیزیکدانان این توده «مفقود شده» را «ماده تاریک» می نامند. چیزی که جستجوی ماده تاریک را به شدت دشوار می کند این واقعیت است که نه تنها نمی توانیم آن را ببینیم، بلکه ایده روشنی از آنچه به دنبال آن هستیم نیز نداریم.اکنون، محققان شروع به استفاده از ترکیبی از مدل‌ها و مشاهدات پیشرفته کرده‌اند تا محدودیت‌هایی را برای خواص ماده تاریک ایجاد کنند.
در توسعه اخیر، تیمی از دانشمندان ژاپنی به سرپرستی دانشیار ون یین از دانشگاه متروپولیتن توکیو از یک تکنیک طیف‌نگاری جدید برای رصد نور وارد شده از دو کهکشان Leo V و Tucana II استفاده کرده‌اند.
آنها از تلسکوپ ماژلان رسی در شیلی برای جمع‌آوری نوری که به زمین می‌رسید، استفاده کردند و توجه زیادی به ناحیه مادون قرمز طیف داشتند.
این تیم بر روی یک کاندید امیدوار کننده در جستجوی ماده تاریک، ذره آکسیون مانند (ALP) تمرکز کردند و چگونگی “تپاشی” و انتشار خود به خود نور را بررسی کردند. مدل‌های نظری پیشرو، بخش نزدیک به فروسرخ طیف را به مکانی امیدوارکننده برای نگاه تبدیل می‌کند.با این حال، مادون قرمز نیز بخشی شلوغ و گیج کننده از طیف الکترومغناطیسی است. این به دلیل طیف وسیعی از منابع نویز و تداخل منابع دیگر است.
به عنوان مثال می توان به نور زودیاک، پراکندگی کم نور خورشید توسط غبار بین ستاره ای، و نور ساطع شده توسط جو هنگام گرم شدن توسط خورشید اشاره کرد. برای دور زدن این موضوع، در کار قبلی خود، آنها تکنیک جدیدی را پیشنهاد کردند که از این واقعیت استفاده می کند که تابش پس زمینه طیف وسیع تری از طول موج ها را شامل می شود، در حالی که نور حاصل از یک فرآیند واپاشی خاص به شدت به یک محدوده باریک منحرف می شود.
درست مانند نوری که از منشور بیرون می ریزد با پخش شدن رنگ های مختلف نازک تر و نازک تر می شود، رویدادهای پراکندگی محدود به یک محدوده باریک واضح تر و واضح تر می شوند.
طیف‌نگارهای پیشرفته مادون قرمز – مانند NIRSpec در تلسکوپ فضایی جیمز وب، WINERED در تلسکوپ خاکی ماژلان، و بسیاری دیگر – می‌توانند برای پیاده‌سازی این تکنیک مورد استفاده قرار گیرند و این ابزارها را به طور موثر به آشکارسازهای ماده تاریک عالی تبدیل کنند.به لطف دقت فناوری این تیم (WINERED)، آنها توانستند تمام نوری را که در مادون قرمز نزدیک شناسایی کردند، با دقت آماری قابل توجهی محاسبه کنند.
این واقعیت که هیچ واپاشی یافت نشد سپس برای تعیین حد بالایی در فرکانس این رویدادهای فروپاشی یا یک حد پایین در طول عمر ذرات ALP استفاده شد. کران پایینی جدید آنها در ثانیه 10 است که 25 تا 26 صفر بعد از آن یا ده تا صد میلیون برابر سن کیهان است.
این یافته نه تنها قابل توجه است، زیرا این دور ترین حدی است که تاکنون برای طول عمر ماده تاریک وجود دارد. این کار از فناوری پیشرفته کیهان‌شناسی مادون قرمز برای رسیدگی به مشکلات فیزیک ذرات بنیادی استفاده می‌کند.
در حالی که نتیجه‌گیری‌های آنها بر اساس تجزیه و تحلیل دقیق داده‌ها تا کنون است، نکاتی از ناهنجاری‌ها یا «افراط» وجود دارد که چشم‌انداز وسوسه‌انگیز تشخیص واقعی ماده تاریک با داده‌های بیشتر و تجزیه و تحلیل بیشتر را ارائه می‌دهد.
در حال حاضر، جستجو برای قطعه گم شده از جهان ما ادامه دارد.
