جیمز وب شفاف‌ترین نقشه از «اسکلت گرانشی» جهان را رونمایی کرد

ستاره‌شناسان با بهره‌گیری از توانایی‌های بی‌نظیر تلسکوپ فضایی جیمز وب، موفق به تهیه نقشه‌ای بی‌سابقه و پرجزئیات از ماده تاریک شده‌اند. این دستاورد علمی که به عنوان شفاف‌ترین تصویر از «اسکلت گرانشی» جهان شناخته می‌شود، درک ما را از چگونگی شکل‌گیری ساختارهای عظیم کیهانی از نخستین دوران‌های جهان هستی متحول خواهد کرد.

کشف بزرگ: نقشه ماده تاریک و ساختار کیهان

نتایج این تحقیق پیشگامانه که در «ژورنال Nature Astronomy» به چاپ رسیده است، بر پایه داده‌های جمع‌آوری شده توسط دوربین فروسرخ جیمز وب استوار است. این پژوهش با مطالعه دقیق حدود ۸۰۰ هزار کهکشان در «میدان COSMOS» انجام شده است؛ ناحیه‌ای از آسمان که به دلیل اهمیت آن در بررسی شکل‌گیری و خوشه‌بندی کهکشان‌ها، شهرت فراوانی دارد.

«ریچارد ماسی»، فیزیک‌دان برجسته دانشگاه دورهام و یکی از نویسندگان اصلی مقاله، ماده تاریک را به عنوان «اسکلت گرانشی» توصیف می‌کند که تمامی عناصر کیهانی بر پایه آن شکل می‌گیرند. او تاکید دارد که این نقشه جدید، روند شکل‌گیری این چارچوب گرانشی را به صورت مستقیم و با وضوحی بی‌نظیر به نمایش می‌گذارد.

ماده تاریک، پدیده‌ای مرموز و نامرئی، حدود پنج برابر بیشتر از ماده معمولی در جهان وجود دارد، اما هیچ نوری از خود ساطع نمی‌کند. دانشمندان تنها از طریق آثار گرانشی آن، به وجودش پی می‌برند؛ این ماده با تغییر مسیر حرکت و توزیع ماده مرئی، حضور خود را آشکار می‌سازد. با ردیابی دقیق این تغییرات، پژوهشگران می‌توانند موقعیت خوشه‌های ماده تاریک و نقش حیاتی آن‌ها در هدایت فرآیند شکل‌گیری کهکشان‌ها را درک کنند.

فناوری پیشرفته: همگرایی گرانشی ضعیف

برای ایجاد این نقشه فوق‌العاده دقیق از ماده تاریک، تیم علمی تلسکوپ جیمز وب از پدیده‌ای به نام «همگرایی گرانشی ضعیف» بهره گرفته است. این پدیده به انحراف بسیار ظریف نور ناشی از جرم ساختارهای نامرئی در مسیر نور اشاره دارد. هنگامی که ماده تاریک در «رشته‌های کیهانی» تجمع می‌یابد، گرانش قدرتمند آن مسیر فوتون‌های ساطع شده از کهکشان‌های پس‌زمینه را خم کرده و باعث می‌شود این کهکشان‌ها به صورت کشیده یا کمی کج دیده شوند.

محققان با اندازه‌گیری دقیق میزان این دگرگونی در شکل کهکشان‌های پس‌زمینه، توانسته‌اند مقدار ماده تاریک و نحوه توزیع آن را در بخش‌های مختلف کیهان محاسبه کنند.

جزئیات رصد و بازسازی شبکه کیهانی

تلسکوپ جیمز وب برای این پروژه، یک بخش مشخص از آسمان در میدان COSMOS را به مدت ۲۵۵ ساعت به طور پیوسته رصد کرده است. پژوهشگران با ترکیب و تحلیل داده‌های گسترده به دست آمده، موفق به بازسازی شبکه‌ای پیچیده از رشته‌های ماده تاریک شده‌اند که کهکشان‌ها همچون دانه‌های تسبیح، بر روی آن قرار گرفته‌اند.

میدان COSMOS پیش از این نیز توسط تلسکوپ فضایی هابل به طور گسترده مورد بررسی قرار گرفته بود. حدود دو دهه پیش، تصاویر هابل از این ناحیه، دیدگاه‌های جدیدی درباره نحوه شکل‌گیری و خوشه‌بندی کهکشان‌ها ارائه کرد. اکنون، جیمز وب با قابلیت‌های پیشرفته فروسرخ خود، این چشم‌انداز را به مراتب گسترش داده و به زمان‌های دورتری در گذشته کیهان نفوذ کرده است.

«دایانا اسکوگنامیگلیو»، نویسنده اصلی مقاله از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، اظهار داشته است که ساختارهای شناسایی شده توسط جیمز وب با نتایج هابل همخوانی دارد، اما جزئیات بسیار بیشتری را به نمایش می‌گذارد که به راستی «خیره‌کننده» است.

قابلیت رصد در طیف فروسرخ به ستاره‌شناسان این امکان را می‌دهد تا «شبکه کیهانی» را با وضوح بیشتری شناسایی کنند؛ این شبکه شامل رشته‌های به‌هم‌پیوسته ماده تاریک است که کهکشان‌ها بر روی آن ردیف شده‌اند. این رشته‌ها نه تنها مکان نخستین توده‌های کیهانی پس از بیگ‌بنگ را مشخص می‌کنند، بلکه شواهد مستقیمی از چگونگی کشیده شدن ماده معمولی به درون این «چاله‌های گرانشی» ارائه می‌دهند.

آینده پژوهش‌های کیهانی

این پژوهش ارزشمند، مجموعه داده‌ای غنی را در اختیار جامعه علمی قرار داده است که برای سال‌های متمادی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. «ریچل ماندلبام»، فیزیک‌دان دانشگاه کارنگی ملون، که در این پروژه مشارکت نداشته، بیان می‌کند که این داده‌ها به دانشمندان کمک می‌کنند تا به پرسش‌های بنیادی درباره توزیع ماده در جهان و روند تحول کهکشان‌ها پاسخ دهند.

علاوه بر این، نقشه جدید ماده تاریک جیمز وب قرار است در ماموریت‌های فضایی آینده نیز به عنوان یک ابزار حیاتی مورد استفاده قرار گیرد. فیزیک‌دانان امیدوارند با ترکیب این داده‌ها با سایر مشاهدات، به درک عمیق‌تری از ماهیت واقعی ماده تاریک دست یابند. این نقشه می‌تواند پایه و اساس یک مدل سه‌بعدی جامع از کیهان باشد که تمامی داده‌های جمع‌آوری شده از ماموریت‌های مختلف را در خود ادغام می‌کند.