ماده تاریک و انرژی تاریک: آنچه 95 درصد از جهان را تشکیل می‌دهد

بر اساس ناسا، جهان از سه ماده تشکیل شده است: ماده عادی مرئی حدود 5 درصد، ماده تاریک حدود 27 درصد، و انرژی تاریک حدود 68 درصد. آژانس فضایی اروپا (ESA) سهم ترکیبی ماده تاریک و انرژی تاریک را 95 درصد جهان قرار می‌دهد، در حالی که ماده عادی - اتم‌هایی که ستارگان، سیارات و هر چیزی که با نور قابل اندازه‌گیری است را تشکیل می‌دهند - بخش باقی‌مانده کوچک را پر می‌کند.

ماده تاریک چیست؟

ماده تاریک شکلی از ماده است که جرم و گرانش دارد اما نور را تخلیق، جذب یا منعکس نمی‌کند، بر اساس ناسا. از آنجا که نمی‌توان آن را مستقیم دید، دانشمندان وجود آن را از تأثیرات گرانشی آن بر ماده مرئی استنباط می‌کنند. ناسا آن را به عنوان ماده‌ای توصیف می‌کند که کهکشان‌ها را از پاشیدن جلوگیری می‌کند.

این ایده به سال 1933 برمی‌گردد، زمانی که ستاره‌شناس سوئیسی فریتز زویکی متوجه شد که کهکشان‌های در خوشه کوما با سرعتی زیادی حرکت می‌کنند که تنها با جرم مرئی خود نمی‌توان آن‌ها را نگاه داشت، بر اساس گزارش ناسا. در دهه 1970، ستاره‌شناس ورا روبین موضوع را تقویت کرد و نشان داد که ستارگان در لبه‌های بیرونی کهکشان‌های مارپیچی با سرعتی می‌چرخند که گرانش ماده مرئی نمی‌تواند توضیح دهد.

ESA توجه می‌دهد که در یک کهکشان معمولی، جرم گمشده و نامرئی حدود ده برابر بیشتر از جرم ستارگانی است که ستاره‌شناسان در واقع می‌توانند در آن ببینند. یکی از واضح‌ترین شواهد، خوشه گلوله است، جایی که ناسا می‌گوید مشاهدات 2006 نشان داد که توزیع جرمی که از طریق عدسه‌گری گرانشی - خم شدن نور توسط گرانش - شناسایی شده است، با گاز داغی که در پرتوهای X مرئی است مطابقت ندارد، که نشان‌دهنده وجود یک جزء جرمی نامرئی است.

انرژی تاریک چیست؟

انرژی تاریک اصطلاح ناسا برای یک فشار مرموز است که به نظر می‌رسد انبساط جهان را تسریع می‌کند و کهکشان‌ها را با سرعت فزاینده‌ای از یکدیگر دور می‌کند. ESA می‌گوید که انبساط شتاب‌دار یک کشف شگفت‌انگیز در دهه 1990 بود و علت آن هنوز نامعلوم است: ممکن است یک خاصیت ثابت فضای خالی باشد، نیرویی که در طول زمان تغییر می‌کند، یا نشانه‌ای از این که نظریات فعلی گرانش نیاز به بازنگری دارند.

ESA برآورد‌هایی را از ماموریت پلانک خود نقل می‌کند که نشان می‌دهد انرژی تاریک حدود 68 درصد از کل محتوای ماده‌انرژی جهان را تشکیل می‌دهد - رقمی که با تفکیک وسیع‌تر ناسا از حدود 68 درصد انرژی تاریک، 27 درصد ماده تاریک و 5 درصد ماده عادی مطابقت دارد.

چرا این مسئله اکنون مورد مطالعه قرار می‌گیرد

در آوریل 2026، ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک (DESI) اعلام کرد که نقشه‌برداری پنج‌ساله برنامه‌ریزی‌شده خود را زودتر از موعد تکمیل کرده است، نقشه‌برداری بیش از 47 میلیون کهکشان و کوازار - فراتر از هدف اصلی 34 میلیون خود - بعلاوه 20 میلیون ستاره کهکشان راه شیری، تولید کردند که تعاون آن را بزرگ‌ترین نقشه سه‌بعدی با وضوح بالا از جهان تا کنون نامید، بر اساس اعلام خود DESI.

تجزیه و تحلیل سه سال اول داده‌های DESI نشان‌دهنده‌ای از این بود که انرژی تاریک ممکن است یک ثابت کیهانی ثابت نباشد بلکه می‌تواند در قدرت در طول زمان کیهانی تغییر کند، همانطور که تعاون گفت. نتایج انرژی تاریک کامل از مجموعه داده‌های پنج‌ساله کامل DESI در سال 2027 انتظار می‌رود، و نظرسنجی تا سال 2028 به مشاهده ادامه می‌دهد، تغطیه آسمانی خود را حدود 20 درصد گسترش می‌دهد.

در جانب ماده تاریک، دانشمندانی با آزمایش LUX-ZEPLIN (LZ) - یک آشکارساز زنون مایع که توسط حدود 250 محقق از 38 نهاد در سازمان تحقیقات زیرزمینی صنفورد در دکوتای جنوبی کار می‌کند - گزارش دادند یک تعامل ذره‌ای غیرقابل توضیح در 16 ژوئن 2023 شناسایی شد، ارائه شد در سال 2026 در کنفرانس فیزیک ذرات TeV در ژاپن، همانطور که توسط الجزیره گزارش شد.

محققان درگیر، از جمله ریک گیتسکل، گفتند که تیم نمی‌خواهد از داده‌ها جلوتر رود و هنوز باید نویز پس‌زمینه را برطرف کند قبل از اینکه سیگنال را به عنوان شناسایی واقعی ماده تاریک در نظر بگیرد، بر اساس همان گزارش.

چگونه دانشمندان برنامه‌ریزی می‌کنند این را محدود کنند

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومان ناسا برای تحقیق انرژی تاریک با استفاده از سه روش طراحی شده است: ردیابی الگوهایی به نام نوسانات صوتی باریون باقی‌مانده از جهان اولیه، مشاهده هزاران ابرنوای نوع Ia در تاریخ کیهانی، و اندازه‌گیری عدسه‌گری گرانشی ضعیف برای نقشه‌برداری نحوه توزیع ماده - از جمله ماده تاریک - بر اساس توضیح ماموریت ناسا.

ماموریت اقلیدس ESA درصدد یک هدف موازی است: نقشه‌برداری توزیع کهکشان‌ها در 10 میلیارد سال گذشته در بیش از یک سوم آسمان، با هدف اندازه‌گیری سرعت انبساط جهان با دقتی بهتر از 10 درصد و آزمایش نسبیت عام اینشتاین در دقت 2 درصد، بر اساس ESA.