شاهکار جدید جیمز وب؛ ترسیم دقیق‌ترین نقشه از «ماده تاریک» و اسکلت کیهانی

ماده تاریک، معمای بزرگ فیزیک مدرن، دیگر به اندازه گذشته ناشناخته نیست. تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) در جدیدترین مأموریت خود، موفق شده است شفاف‌ترین تصویر از «اسکلت گرانشی» جهان را تهیه کند. این نقشه که نتایج آن در ژورنال معتبر Nature Astronomy منتشر شده، نشان می‌دهد که این ماده نامرئی چگونه از نخستین لحظات پس از بیگ‌بنگ، معمار اصلی ساختارهای بزرگ کیهانی بوده است.

میدان COSMOS؛ پنجره‌ای به اعماق تاریخ کیهان

این پژوهش خیره‌کننده بر روی ناحیه‌ای از آسمان به نام میدان COSMOS انجام شده است. این منطقه به دلیل وسعت و موقعیت استراتژیکش، بیش از دو دهه است که توسط تلسکوپ‌های مختلف از جمله هابل رصد می‌شود. اما جیمز وب با ۲۵۵ ساعت رصد مداوم و نفوذ به لایه‌های فروسرخ، توانسته است داده‌هایی از ۸۰۰ هزار کهکشان استخراج کند که هابل هرگز قادر به دیدن آن‌ها نبود.

تکنیک همگرایی گرانشی ضعیف؛ دیدن نادیدنی‌ها

از آنجایی که ماده تاریک نور ساطع نمی‌کند، دانشمندان نمی‌توانند آن را مستقیماً ببینند. برای حل این مشکل، تیم تحقیقاتی از پدیده همگرایی گرانشی ضعیف (Weak Gravitational Lensing) استفاده کرد.

• لنزینگ چیست؟ جرم عظیم ماده تاریک مانند یک عدسی عمل کرده و نور کهکشان‌های بسیار دور را که از کنارش عبور می‌کنند، خم می‌کند.
• محاسبات ریاضی: اخترشناسان با اندازه‌گیری دقیق میزان کشیدگی و کج‌شدن تصویر این ۸۰۰ هزار کهکشان، توانستند توده‌های ماده تاریک مسیر را شناسایی و وزن آن‌ها را محاسبه کنند.

شبکه کیهانی؛ کهکشان‌ها بر روی تارهای ماده تاریک

ریچارد ماسی، اخترشناس برجسته دانشگاه دورهام، این نقشه را به عنوان «چارچوبی» توصیف می‌کند که کل جهان بر روی آن بنا شده است. این نقشه، شبکه کیهانی (Cosmic Web) را با جزئیاتی خیره‌کننده نشان می‌دهد؛ رشته‌های طویلی از ماده تاریک که در فضا کشیده شده‌اند و کهکشان‌ها در نقاط تلاقی این رشته‌ها (گره‌ها) متولد می‌شوند.

دایانا اسکوگنامیگلیو از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) تأکید می‌کند که تفاوت تصاویر جیمز وب با هابل، مانند تفاوت یک عکس تار با یک ویدئوی ۴K است. جزئیات به دست آمده نشان می‌دهد که گرانشِ ماده تاریک چگونه ماده معمولی (گاز و غبار) را به درون «چاله‌های گرانشی» خود کشیده تا نخستین ستاره‌ها و کهکشان‌ها شکل بگیرند.

آینده کیهان‌شناسی؛ به سوی مدل سه‌بعدی جهان

داده‌های این پروژه صرفاً یک تصویر نیست، بلکه یک گنجینه علمی برای سال‌های آینده است. فیزیک‌دانان امیدوارند با ترکیب این نقشه با داده‌های مأموریت‌های آینده مانند تلسکوپ اقلیدس (Euclid) و تلسکوپ نانسی گریس رومن، اولین مدل سه‌بعدی و کامل از توزیع جرم در جهان را بسازند. این نقشه می‌تواند کلیدی برای پاسخ به این سوال باشد: «ماده تاریک واقعاً از چه چیزی ساخته شده است؟»

 مقایسه عملکرد تلسکوپ‌ها در نقشه‌برداری ماده تاریک