ماده‌ی تاریک: بزرگ‌ترین راز کیهان

ستاره‌ها، سیاره‌ها، ابرها و کهکشان‌ها – هر چه می‌بینی، فقط بخش کوچکی از جهان است. دانشمندان می‌دانند که حدود ۸۵٪ از جرم کل کیهان از ماده‌ای تشکیل شده که نه می‌بینیمش و نه تابش یا بازتابی از خودش دارد، اما اثر گرانشی آن انکارناپذیر است. ما به آن ماده‌ی تاریک (Dark Matter) می‌گوییم.

چطور می‌دانیم واقعاً وجود دارد؟ این فقط فرضیه نیست؛ شواهد مستقیمی (غیر از دیدن) وجود دارند که حضور ماده‌ی تاریک را ثابت می‌کنند:

۱-چرخش کهکشان‌ها: وقتی دانشمندان سرعت چرخش ستاره‌ها در کهکشان‌ها را اندازه گرفتند، متوجه شدند که طبق محاسبات، ستاره‌های بیرونی باید از گرانش کهکشان جدا شوند و به بیرون پرتاب گردند. اما چنین چیزی اتفاق نمی‌افتد! این نشان می‌دهد که جرم بسیار بیشتری در کهکشان وجود دارد — جرمی که نمی‌بینیم.

۲-عدسی گرانشی (Gravitational Lensing): زمانی که نور از نزدیکی یک خوشه‌ی کهکشانی عبور می‌کند، مسیرش خم می‌شود (طبق نسبیت عام). میزان این خمیدگی با مقدار جرم موجود در آن ناحیه مرتبط است. ولی ده‌ها مشاهده از فضا (مثلاً توسط تلسکوپ «هابل») نشان داده‌اند که این خمیدگی‌ها بیش از چیزی هستند که جرم مرئی توضیح دهد. نتیجه‌ی واضح: آنجا جرم نامرئی وجود دارد — همان ماده‌ی تاریک.

۳-برخورد خوشه‌های کهکشانی (مانند Bullet Cluster): در این پدیده، دو خوشه‌ی کهکشانی با هم برخورد کردند. تصاویر رصدخانه‌ی پرتو ایکس نشان داد که گازها وسط برخورد جمع شده‌اند، ولی نقشه‌ی جرم حاصل از عدسی گرانشی چیز دیگری را نشان می‌دهد: بیشتر جرم از گاز جدا شده و در دو طرف باقی مانده. این دقیقاً همان چیزی‌ست که از ماده‌ای غیرقابل مشاهده و ضعیف‌تعامل (مثل ماده‌ی تاریک) انتظار داریم.

آیا می‌توانیم آن را لمس یا بسازیم؟ نه هنوز. هیچ آشکارسازی مستقیماً ذره‌ای از ماده‌ی تاریک را ثبت نکرده — ولی پروژه‌های بسیار حساس مانند XENONnT در ایتالیا یا LZ در آمریکا در حال جست‌وجوی آن‌اند. این ذرات اگر پیدا شوند، احتمالاً نوعی از «ذرات سنگین با برهم‌کنش ضعیف» به نام WIMPs خواهند بود.

چرا مهم است؟ بدون ماده‌ی تاریک، کهکشان‌ها از هم می‌پاشیدند. ساختار کیهان به شکلی که امروز می‌بینیم شکل نمی‌گرفت. یعنی این ماده‌ی نامرئی، اسکلت پنهان جهان است — چیزی که همه‌چیز روی آن بنا شده.