چرخش سریع ستاره‌های مرده می‌تواند اسرار ماده تاریک را فاش کند

 این زمان‌سنج‌ها در واقع تپ‌اخترها یا ستاره‌های نوترونی هستند که به سرعت در حال چرخش هستند و زمانی که ستارگانی با جرم حداقل هشت برابر خورشید می‌میرند، این ستاره‌ها متولد می‌شوند.

به نقل از اسپیس، شرایط سختی که ستارگان نوترونی در آن قرار دارند، آنها را به آزمایشگاه‌های ایده آلی برای مطالعه فیزیک در محیط‌هایی تبدیل می‌کند که در هیچ کجای جهان یافت نمی‌شوند.

«تپ اخترهای میلی ثانیه‌ای» می‌توانند صدها بار در ثانیه بچرخند و مانند فانوس‌های دریایی کیهانی، پرتوهای الکترومغناطیسی از قطب‌های خود پرتاب کنند که در سراسر فضا حرکت می‌کنند. این ستاره‌های نوترونی زمانی که در ابتدا مشاهده شدند، در حال تپش به نظر می‌رسیدند و هنگامی که پرتوهایشان مستقیما به سمت زمین می‌آید، درخشندگی آنها افزایش می‌یابد.

زمان‌بندی فوق‌العاده دقیق در تغییر روشنایی تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای به این معنی است که می‌توان از آن‌ها به‌ عنوان ساعت‌های کیهانی استفاده کرد. این آرایه‌ها به قدری دقیق هستند که می‌توانند اختلالات گرانشی را در بافت فضا و زمان اندازه‌گیری کنند، به عنوان یک موجودیت چهار بُعدی به نام «فضا زمان» متحد شوند و راه ایده‌آلی برای شکار ماده تاریک باشند.

جان لوسکو(John LoSecco)، محقق آرایه زمان‌بندی تپ‌اختر، از دانشگاه نوتردام، در بیانیه‌ای گفت: علم، روش‌های بسیار دقیقی برای اندازه‌گیری زمان ایجاد کرده است. ما روی زمین ساعت‌های اتمی داریم و در فضا تپ اختر داریم.

راز ماده تاریک

ماده تاریک بسیار اسرارآمیز است زیرا با نور یا با ماده معمولی برهمکنش نمی‌کند یا اگر این کار را انجام ‌دهد بسیار ضعیف است و ما نمی‌توانیم آن را تشخیص دهیم. «ماده معمولی» از اتم‌های متشکل از الکترون‌ها، پروتون‌ها و نوترون‌ها تشکیل شده است که با نور و ماده تعامل دارند، بنابراین دانشمندان می‌دانند که ماده تاریک باید از ذرات دیگر ساخته شده باشد.

به رغم اینکه ماده تاریک با نور برهمکنش ندارد، تاثیر گرانشی دارد و وقتی این تأثیر بر نور و در واقع ماده معمولی مشخص شود، می‌توان حضور آن را استنباط کرد.

طبق نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین، اجسام دارای جرم، ساختار فضازمان را منحنی می‌کنند و گرانش از این انحنا ناشی می‌شود. وقتی نور از این انحنا می‌گذرد، مسیر آن نیز منحرف می‌شود. این می‌تواند زمان سفر نور را تغییر دهد و باعث شود نور از یک جسم دور مشابه در زمان‌های مختلف به زمین برسد. سرعت نور در واقع تغییر نمی‌کند، بلکه فاصله‌ای که طی می‌کند تغییر می‌کند.

ماده تاریک جرم دارد و بنابراین، این شکل مرموز ماده می‌تواند فضازمان را نیز پیچ و تاب بدهد. بنابراین، مسیر نور از اجسام دور به شکل منحنی می‌آید و زمان رسیدن آن با عبور از غلظت ماده تاریک به تأخیر می‌افتد. این اثر «همگرایی گرانشی» و جسمی که مسیر نور را تغییر می‌دهد «عدسی گرانشی» خوانده می‌شود.

لوسکو و همکارانش داده‌های جمع‌آوری‌شده از ۶۵ تپ‌اختر را بررسی کردند. آنها حدود ۱۲ حادثه را مشاهده کردند که نشان‌دهنده تغییرات و تأخیر در زمان‌بندی تپ‌اخترها بود، که معمولا دقت نانوثانیه‌ای دارند.

این نشان می‌دهد که پرتوهای امواج رادیویی از این ستاره‌های مرده در حال حرکت در اطراف یک پیچ و تاب در فضا هستند که ناشی از غلظت نامرئی جرم در جایی بین تپ‌اختر و تلسکوپ است. نظریه آنها این است که این توده‌های نامرئی گزینه‌ای برای «توده‌های ماده تاریک» هستند.

لوسکو می‌گوید: ما از این واقعیت استفاده می‌کنیم که زمین در حال حرکت است، خورشید در حال حرکت است، تپ اختر در حال حرکت است و حتی ماده تاریک در حال حرکت است. ما انحرافات را در زمان رسیدن مشاهده می‌کنیم که ناشی از تغییر فاصله بین جرمی که مشاهده می‌کنیم و خط دید ما به تپ‌اختر «ساعتی‌» ما است.

انحرافات مشاهده شده توسط این گروه کاملا ناچیز است. برای درک بهتر این موضوع باید گفت که جسمی با جرم خورشید باعث تأخیر در امواج رادیویی تپ اختری در حدود ۱۰ میکروثانیه می‌شود و انحرافاتی که توسط این گروه مشاهده شده است ۱۰ هزار برابر کوچکتر است.

لوسکو می‌گوید: ماهیت واقعی ماده تاریک یک راز است. این تحقیق نور جدیدی را بر ماهیت ماده تاریک و توزیع آن در کهکشان راه شیری می‌تاباند و همچنین ممکن است دقت داده‌های دقیق تپ‌اختر را بهبود بخشد.