کیهان شناسان در اواخر دهه ی ۱۹۹۰، میزانماده ی عادی موجود در دنیا را ۵ درصد تخمین زدند. ماده ی باقی مانده هم ترکیبی از ماده وانرژی تاریکاست؛ اما پس از محاسبات بیشتر مخبر کاهش جزء یدکی از ماده ی مرئی گیتی شدند.
مقابل محاسبات بعدی، مجموع مواد مرئی موجود داخل جهان، به نیمی از ۵ درصد برازنده انتظار رسید و در بیست سال گذشته، این مسئله، باریون مفقودالاثر (باریون ها مواد تشکیل شده از پروتون و نوترون هستند) نامیده شد. تلاش کیهان شناسان بخاطر کشف کردن ماده ی مفقود تا مدت زیادی ناموفق حیات. حل این مسئله نیاز به فناوری های جدید تلسکوپی داشت و کیهان شناسان بالاخره امسال توانستند بوسیله ماده ی مفقود پی ببرند.منشاء مسئله
باریون نوعی طبقه بندی ذرات یا نوعی عبارت چتری است که پروتون ها و نوترون ها را در بر می گیرد. پروتون ها و نوترون ها، بلوک های سازنده ی ماده ی مرئی جهان هستند. طولانی عناصر مجرا تناوبی و هر ماده ی دیگری که فکرش را بکنید از پروتون و نوترون ساخته شده اند.
در اواخر دهه ی ۱۹۷۰، کیهان شناسان به بود ماده ی پیچش شک کردند. ماده ی تاریک، سنخ مجهولی از ماده است که الگوهای گرانشی را در فضا ساختن می نرم و بخش اضافی از جهان را بوسیله خود اختصاص داده است. بخش بخشی از جهان هم از ماده های باریونی تشکیل شده است اما نسبت دقیق آن ها مشخص نیست. داخل سال ۱۹۹۷، سه گانه دانشمند از دانشگاه سندیگوی کالیفرنیا از نسبت هسته ی هیدروژن وزین (هیدروژنی با میزان نوترون بیشتر) به هیدروژن معمولی برای تخمین باریون های تشکیل دهنده ی جرم و انرژی جهاناستفاده کردند.
شرایطی مثل تابش پس بنیان ی مایکروویوی کیهانی از جهان آغازین، ارزیابی دقیقی از منکر باریون ها را بوسیله دانشمندان می دهد
هنوز جوهر پژوهش های یادشده خشک نشده بودند که سه کیهان شناس دیگر استیناف های بیشتری را ادا دادند. طبق گزارش آن ها از حد گیری مستقیم، باریون هایی که داخل ستاره ها، کهکشان ها و سرگین دوره آن ها بود دارند، بوسیله نیمی از مقدار شایان انتظار (۵ درصد) رسا بودند. بوسیله این نظم مسئله ی باریون مفقود مطرح شد. برابر قانون طبیعت، ماده خیر بوسیله وجود می آید نه نابود می شود؛ بنابراین یا این ماده اصلا حیات نداشته است و محاسبات ریاضی لغزش بوده اند یا ماده جایی داخل جهان مکتوم شده است.جستجوی ناموفق
ستاره شناسان سراسر جهان خیز وجو را مبدا کردند و محکم یک سال پس از کیهان شناسان نظری به سرنخ های اولیه رسیدند. مقابل محاسبات کامپیوتری، بخش زیادی از ماده ی مفقود در پلاسمای داغ یک میلیون درجه ای کمتر تراکم مخفی شده است. به این ماده، «شفیع ی میان کهکشانی داغ» هم گفته می شود که نام مستعار آن WHIM است. WHIM تو صورت بود می توانست مسئله ی باریون مفقود را محلول کند ولی در زمان این بررسی، راهی برای اثبات این مسئله بود نداشت.مقاله های مرتبط:کشف پادماده؛ سرنخی برای آغاز جهانچرا جهان با سرعت فوقانی در حال انبساط است؟
در سال ۲۰۰۱، شواهد دیگری از حیات WHIM بوسیله دست آمد. تیم پژوهشی دوم با مطالعه نوسانات کم دما درون پس زمینه ی مایکروویوی کیهانی (تشعشعات ابدی باقی مانده از بیگ بنگ)، پیش بینی قبلی مبنی به خشکی امدن تشکیل ۵ درصد جهان از باریون را تأیید کرد. باتوجه بوسیله دو تأییده ی مجزا، محاسبات ریاضی صحیح بودند و WHIM همان پاسخ به این مسئله حیات. در این مرحله، کیهان شناسان باید پلاسمای نامرئی را کشف می کردند.
در طول ۲۰ سال گذشته، بسیاری از پژوهشگران، کیهان شناسان و اخترشناسان بخاطر معلول بازی کردن به ماده ی تاریک مفقود رصدهای زیبنده توجهی را انجام داده اند. نشانه ها و سیگنال های غلطی هم دریافت کردند ولی تیمی از پژوهشگران در نهایت مظفر بوسیله کشف مدفوع حوالی کهکشانی شدند. به این ترتیب WHIM حتی در صورت وجود هم بسیار نازک و پراکنده حیات.
دایره ی قرمز، عمه ی نکته سنج نخستین انفجار رادیویی داخل کهکشانی با میلیاردها سال بور ی نوری مدال می دهد. وضع حلی غیرمنتظره در انفجارهای رادیویی تند
تو سال ۲۰۰۷، فرصتی کاملا غیرمنتظره به وجود آمد. دونکان لوریمر، ستاره شناس دانشگاه ویرجینیای غربی، از کشف پدیده ای کیهانی به اشتهار انفجار رادیویی تند (FRB) اطلاع عدل. FRB-ها، پالس های مملو انرژی کوتاهی از نشر رادیویی هستند. کیهان شناسان و ستاره شناسان هنوز از منشاء تولید آن ها وقوف ندارند اما به نظر می رسد این امواج از کهکشان های دوردست سرچشمه گرفته باشند.
ازآنجاکه انفجارهای رادیویی، جهان را می پیمایند و از گازها و WHIM فرضی عبور می کنند، درون کل جهان توزیع می شوند. عامل اسرارآمیز FRB-ها معمولا کمتر از یک هزارم دم دوام می آورد و تمام طول موج ها در توده ای منسجم منتشر می شوند. در صورتی که انحصاری بوسیله معادل ی کافی دلگشا طالع (بدشانس) باشد و در نقطه ای نزدیک به محل تولید FRB راحتی بگیرد، به صورت هم زمان تک اصابت تمام طول موج ها راحتی خواهد گرفت.
اما وقتی موج رادیویی از ماده گذر کند، سرعت آن غم کاهش پیدا می کند. هرچقدر طول موجی بلندتر باشد، موج رادیویی بیشتر ماده را حساسیت می کند. می توان این فرایند را به پایداری باد تشبیه کرد. هر چقدر خودرویی مبصر تر باشد بیشتر مقاومت باد را حس خواهد کرد. اثر پایداری پف بر امواج رادیویی نسبتا اندک است اما فضا جای ابهت است. FRB بوسیله مرور زمان، میلیون ها یا میلیارد ها سال نوری را برای رسیدن به زمین طی می یواش و انتشار امواج، سرعت طول موج های طولانی پر حرارت را کاهش می دهد درنتیجه این طول موج ها یک وقت دیرتر از طول موج های کوتاه نم به زمین می رسند.
انفجارهای رادیویی سریع از کهکشان هایی با میلیون ها و میلیاردها بور ی نوری. از این انفجارها می استعداد بخاطر ردیابی باریون های مفقودالاثر استفاده کرد
FRB-ها به عنوان گزینه ای برای قطع گیری باریون های گیتی مطرح شدند. با کمیت گیری میزان گسترش کشش موج های متنوع در یک FRB، می توان مقیاس دقیق ماده (مقدار باریون ها) و امواج رادیویی عبوری تا زمین را محاسبه کرد.
پژوهشگران تا این مرحله، فاصله ی اضافی با پاسخ نهایی نداشتند اما عزب به یک قطعه پازل نیاز داشتند. برای پیمانه گیری باریک بین غلظت باریون ها، باید سرچشمه ی FRB را پیدا می کردند. داخل صورت شناسایی کهکشان منبع، به مسافت هنگام شده پی می برند. باتوجه به میزان پراکندگی، می توانند نرخ ماده ی نفوذی بوسیله راه زمین را شناسایی کنند. متأسفانه، تلسکوپ هادر سال ۲۰۰۷ بوسیله کمیت ی کافی بخاطر شناسایی نکته سنج کهکشان گوهر و درنتیجه بور ی FRB، خوب نبودند. درنتیجه پاسخ به مسئله، به پیشرفت تکنولوژی و دستیابی به داده های کم قیمت وابسته بود.نوآوری فناوری
۱۱ سال از اطلاع اولین FRB می گذرد. در اوت ۲۰۱۸، پروژه ای مشارکتی بوسیله نام CRAFT، از رادیو تلسکوپ ASKAP (مسیریاب آرایه ی کیلومتر مربعی استرالیایی) برای جستجوی FRB-ها کاربرد کرد. این تلسکوپ که توسط CSIRO، سازمان ملی علوم داخل استرالیا نحو اندازی شده است، قادر بوسیله بررسی نسبت های عظیمی از عرش است که تقریبا ۶۰ برابر اندازه ی ماه کامل هستند و می تواند FRB-ها و سرچشمه ی آن ها را در آسمان شناسایی کند.با کشف کردن سرچشمه ی انفجارهای رادیویی می نبوغ به معیار باریون های موجود در جهان معلول برد
ASKAP یک ماه پس ازآن از روش اندازی از اولیه FRB عکس برداری کرد. پژوهشگران بلافاصله پس از شناسایی سرچشمه ی امواج، از تلسکوپ کک در هاوائی برای خبر کهکشان سرچشمه ی FRB و مسافت آن تا زمین کاربرد کردند. اولیه FRB در کهکشانی به اشتهار DES J214425.25-405400.81 کشف شد که تقریبا ۴ میلیارد سال نوری با زمین فاصله دارد.
فناوری و تخصص بوسیله معاون آمدند. پژوهشگران بخاطر پاسخ بوسیله پرسش، به اندازه گیری مدل توزیع از FRB و سرچشمه ی آن نیاز داشتند؛ ولی برای تخمین مقدار قابل توجهی از باریون ها نیاز به اندازه گیری چند FRB داشتند. درنتیجه منتظر ماندند تا فضا سیگنال های بیشتری از FRB-ها را ارسال کند.
تا اواسط ژوئیه ی ۲۰۱۹، پنج رویداد دیگر هم ثبت شد که این تعداد برای بدوی جستجوی ماده ی مفقود کافی بود. پژوهشگران با کاربرد از معیارهای توزیع شش FRB کشف شده، قادر به لحاظ ی دقیق مدل ماده ای شدند که امواج رادیویی قبل از رسیدن به زمین از آن ها عبور کرده اند. آن ها بالاخره به مقیاس باریک بین ۵ درصد ماده ی مرئی رسیدند. همچنین باریون های مفقودالاثر را به قیافه تمام شناسایی کردند و با محلول این مسئله، دو دهه استیناف را تکرار کردند.
تصویری از مناسبت ی معیار توزیع FRB-ها (نقاط) داخل مقایسه با پیشگویی کیهانی (منحنی سیاه) است. این تطبیق، تأییدی کنار کشف بی مو ماده ی مفقود است
نتیجه ی فوق اولین گام تو پاسخ بوسیله میزان ماده ی موجود در جهان است. پژوهشگران تنها با ریه نقطه ی داده ای، باریون ها را تخمین زده اند و هنوز اطلس ی جامعی از باریون های مفقودالاثر به دست نیامده است. وجود WHIM-ها و مقدار آن ها تقریبا از کار افتادن شده است ولی مدل توزیع آن ها هنوز مشخص محو. مقدور است این گازها بخشی از شبکه ی وسیع مدفوع باشند که کهکشان هایی به شهرت شبکه ی کیهانی را به یکدیگر وصل می کنند؛ ولی کیهان شناسان تقریبا با شناسایی 100 FRB می توانند نقشه ای دقیق را بکشند.بیشتر بخوانید:چرا گیتی با سرعت بالایی تو حال انبساط است؟کشف پادماده؛ سرنخی بخاطر آغاز جهانعکس برداری از سطح سیاره ای فراخورشیدی؛ رؤیایی که ناسا درصدد تحقق آن استبا LUVOIR آشنا شوید: تلسکوپ پرچمدار احتمالی بعدی ناساستاره شناس ها برای اولیه وهله از طریق امواج رادیویی موفق بوسیله کشف سیاره ای فراخورشیدی شدند
مقابل محاسبات بعدی، مجموع مواد مرئی موجود داخل جهان، به نیمی از ۵ درصد برازنده انتظار رسید و در بیست سال گذشته، این مسئله، باریون مفقودالاثر (باریون ها مواد تشکیل شده از پروتون و نوترون هستند) نامیده شد. تلاش کیهان شناسان بخاطر کشف کردن ماده ی مفقود تا مدت زیادی ناموفق حیات. حل این مسئله نیاز به فناوری های جدید تلسکوپی داشت و کیهان شناسان بالاخره امسال توانستند بوسیله ماده ی مفقود پی ببرند.منشاء مسئله
باریون نوعی طبقه بندی ذرات یا نوعی عبارت چتری است که پروتون ها و نوترون ها را در بر می گیرد. پروتون ها و نوترون ها، بلوک های سازنده ی ماده ی مرئی جهان هستند. طولانی عناصر مجرا تناوبی و هر ماده ی دیگری که فکرش را بکنید از پروتون و نوترون ساخته شده اند.
در اواخر دهه ی ۱۹۷۰، کیهان شناسان به بود ماده ی پیچش شک کردند. ماده ی تاریک، سنخ مجهولی از ماده است که الگوهای گرانشی را در فضا ساختن می نرم و بخش اضافی از جهان را بوسیله خود اختصاص داده است. بخش بخشی از جهان هم از ماده های باریونی تشکیل شده است اما نسبت دقیق آن ها مشخص نیست. داخل سال ۱۹۹۷، سه گانه دانشمند از دانشگاه سندیگوی کالیفرنیا از نسبت هسته ی هیدروژن وزین (هیدروژنی با میزان نوترون بیشتر) به هیدروژن معمولی برای تخمین باریون های تشکیل دهنده ی جرم و انرژی جهاناستفاده کردند.
شرایطی مثل تابش پس بنیان ی مایکروویوی کیهانی از جهان آغازین، ارزیابی دقیقی از منکر باریون ها را بوسیله دانشمندان می دهد
هنوز جوهر پژوهش های یادشده خشک نشده بودند که سه کیهان شناس دیگر استیناف های بیشتری را ادا دادند. طبق گزارش آن ها از حد گیری مستقیم، باریون هایی که داخل ستاره ها، کهکشان ها و سرگین دوره آن ها بود دارند، بوسیله نیمی از مقدار شایان انتظار (۵ درصد) رسا بودند. بوسیله این نظم مسئله ی باریون مفقود مطرح شد. برابر قانون طبیعت، ماده خیر بوسیله وجود می آید نه نابود می شود؛ بنابراین یا این ماده اصلا حیات نداشته است و محاسبات ریاضی لغزش بوده اند یا ماده جایی داخل جهان مکتوم شده است.جستجوی ناموفق
ستاره شناسان سراسر جهان خیز وجو را مبدا کردند و محکم یک سال پس از کیهان شناسان نظری به سرنخ های اولیه رسیدند. مقابل محاسبات کامپیوتری، بخش زیادی از ماده ی مفقود در پلاسمای داغ یک میلیون درجه ای کمتر تراکم مخفی شده است. به این ماده، «شفیع ی میان کهکشانی داغ» هم گفته می شود که نام مستعار آن WHIM است. WHIM تو صورت بود می توانست مسئله ی باریون مفقود را محلول کند ولی در زمان این بررسی، راهی برای اثبات این مسئله بود نداشت.مقاله های مرتبط:کشف پادماده؛ سرنخی برای آغاز جهانچرا جهان با سرعت فوقانی در حال انبساط است؟
در سال ۲۰۰۱، شواهد دیگری از حیات WHIM بوسیله دست آمد. تیم پژوهشی دوم با مطالعه نوسانات کم دما درون پس زمینه ی مایکروویوی کیهانی (تشعشعات ابدی باقی مانده از بیگ بنگ)، پیش بینی قبلی مبنی به خشکی امدن تشکیل ۵ درصد جهان از باریون را تأیید کرد. باتوجه بوسیله دو تأییده ی مجزا، محاسبات ریاضی صحیح بودند و WHIM همان پاسخ به این مسئله حیات. در این مرحله، کیهان شناسان باید پلاسمای نامرئی را کشف می کردند.
در طول ۲۰ سال گذشته، بسیاری از پژوهشگران، کیهان شناسان و اخترشناسان بخاطر معلول بازی کردن به ماده ی تاریک مفقود رصدهای زیبنده توجهی را انجام داده اند. نشانه ها و سیگنال های غلطی هم دریافت کردند ولی تیمی از پژوهشگران در نهایت مظفر بوسیله کشف مدفوع حوالی کهکشانی شدند. به این ترتیب WHIM حتی در صورت وجود هم بسیار نازک و پراکنده حیات.
دایره ی قرمز، عمه ی نکته سنج نخستین انفجار رادیویی داخل کهکشانی با میلیاردها سال بور ی نوری مدال می دهد. وضع حلی غیرمنتظره در انفجارهای رادیویی تند
تو سال ۲۰۰۷، فرصتی کاملا غیرمنتظره به وجود آمد. دونکان لوریمر، ستاره شناس دانشگاه ویرجینیای غربی، از کشف پدیده ای کیهانی به اشتهار انفجار رادیویی تند (FRB) اطلاع عدل. FRB-ها، پالس های مملو انرژی کوتاهی از نشر رادیویی هستند. کیهان شناسان و ستاره شناسان هنوز از منشاء تولید آن ها وقوف ندارند اما به نظر می رسد این امواج از کهکشان های دوردست سرچشمه گرفته باشند.
ازآنجاکه انفجارهای رادیویی، جهان را می پیمایند و از گازها و WHIM فرضی عبور می کنند، درون کل جهان توزیع می شوند. عامل اسرارآمیز FRB-ها معمولا کمتر از یک هزارم دم دوام می آورد و تمام طول موج ها در توده ای منسجم منتشر می شوند. در صورتی که انحصاری بوسیله معادل ی کافی دلگشا طالع (بدشانس) باشد و در نقطه ای نزدیک به محل تولید FRB راحتی بگیرد، به صورت هم زمان تک اصابت تمام طول موج ها راحتی خواهد گرفت.
اما وقتی موج رادیویی از ماده گذر کند، سرعت آن غم کاهش پیدا می کند. هرچقدر طول موجی بلندتر باشد، موج رادیویی بیشتر ماده را حساسیت می کند. می توان این فرایند را به پایداری باد تشبیه کرد. هر چقدر خودرویی مبصر تر باشد بیشتر مقاومت باد را حس خواهد کرد. اثر پایداری پف بر امواج رادیویی نسبتا اندک است اما فضا جای ابهت است. FRB بوسیله مرور زمان، میلیون ها یا میلیارد ها سال نوری را برای رسیدن به زمین طی می یواش و انتشار امواج، سرعت طول موج های طولانی پر حرارت را کاهش می دهد درنتیجه این طول موج ها یک وقت دیرتر از طول موج های کوتاه نم به زمین می رسند.
انفجارهای رادیویی سریع از کهکشان هایی با میلیون ها و میلیاردها بور ی نوری. از این انفجارها می استعداد بخاطر ردیابی باریون های مفقودالاثر استفاده کرد
FRB-ها به عنوان گزینه ای برای قطع گیری باریون های گیتی مطرح شدند. با کمیت گیری میزان گسترش کشش موج های متنوع در یک FRB، می توان مقیاس دقیق ماده (مقدار باریون ها) و امواج رادیویی عبوری تا زمین را محاسبه کرد.
پژوهشگران تا این مرحله، فاصله ی اضافی با پاسخ نهایی نداشتند اما عزب به یک قطعه پازل نیاز داشتند. برای پیمانه گیری باریک بین غلظت باریون ها، باید سرچشمه ی FRB را پیدا می کردند. داخل صورت شناسایی کهکشان منبع، به مسافت هنگام شده پی می برند. باتوجه به میزان پراکندگی، می توانند نرخ ماده ی نفوذی بوسیله راه زمین را شناسایی کنند. متأسفانه، تلسکوپ هادر سال ۲۰۰۷ بوسیله کمیت ی کافی بخاطر شناسایی نکته سنج کهکشان گوهر و درنتیجه بور ی FRB، خوب نبودند. درنتیجه پاسخ به مسئله، به پیشرفت تکنولوژی و دستیابی به داده های کم قیمت وابسته بود.نوآوری فناوری
۱۱ سال از اطلاع اولین FRB می گذرد. در اوت ۲۰۱۸، پروژه ای مشارکتی بوسیله نام CRAFT، از رادیو تلسکوپ ASKAP (مسیریاب آرایه ی کیلومتر مربعی استرالیایی) برای جستجوی FRB-ها کاربرد کرد. این تلسکوپ که توسط CSIRO، سازمان ملی علوم داخل استرالیا نحو اندازی شده است، قادر بوسیله بررسی نسبت های عظیمی از عرش است که تقریبا ۶۰ برابر اندازه ی ماه کامل هستند و می تواند FRB-ها و سرچشمه ی آن ها را در آسمان شناسایی کند.با کشف کردن سرچشمه ی انفجارهای رادیویی می نبوغ به معیار باریون های موجود در جهان معلول برد
ASKAP یک ماه پس ازآن از روش اندازی از اولیه FRB عکس برداری کرد. پژوهشگران بلافاصله پس از شناسایی سرچشمه ی امواج، از تلسکوپ کک در هاوائی برای خبر کهکشان سرچشمه ی FRB و مسافت آن تا زمین کاربرد کردند. اولیه FRB در کهکشانی به اشتهار DES J214425.25-405400.81 کشف شد که تقریبا ۴ میلیارد سال نوری با زمین فاصله دارد.
فناوری و تخصص بوسیله معاون آمدند. پژوهشگران بخاطر پاسخ بوسیله پرسش، به اندازه گیری مدل توزیع از FRB و سرچشمه ی آن نیاز داشتند؛ ولی برای تخمین مقدار قابل توجهی از باریون ها نیاز به اندازه گیری چند FRB داشتند. درنتیجه منتظر ماندند تا فضا سیگنال های بیشتری از FRB-ها را ارسال کند.
تا اواسط ژوئیه ی ۲۰۱۹، پنج رویداد دیگر هم ثبت شد که این تعداد برای بدوی جستجوی ماده ی مفقود کافی بود. پژوهشگران با کاربرد از معیارهای توزیع شش FRB کشف شده، قادر به لحاظ ی دقیق مدل ماده ای شدند که امواج رادیویی قبل از رسیدن به زمین از آن ها عبور کرده اند. آن ها بالاخره به مقیاس باریک بین ۵ درصد ماده ی مرئی رسیدند. همچنین باریون های مفقودالاثر را به قیافه تمام شناسایی کردند و با محلول این مسئله، دو دهه استیناف را تکرار کردند.
تصویری از مناسبت ی معیار توزیع FRB-ها (نقاط) داخل مقایسه با پیشگویی کیهانی (منحنی سیاه) است. این تطبیق، تأییدی کنار کشف بی مو ماده ی مفقود است
نتیجه ی فوق اولین گام تو پاسخ بوسیله میزان ماده ی موجود در جهان است. پژوهشگران تنها با ریه نقطه ی داده ای، باریون ها را تخمین زده اند و هنوز اطلس ی جامعی از باریون های مفقودالاثر به دست نیامده است. وجود WHIM-ها و مقدار آن ها تقریبا از کار افتادن شده است ولی مدل توزیع آن ها هنوز مشخص محو. مقدور است این گازها بخشی از شبکه ی وسیع مدفوع باشند که کهکشان هایی به شهرت شبکه ی کیهانی را به یکدیگر وصل می کنند؛ ولی کیهان شناسان تقریبا با شناسایی 100 FRB می توانند نقشه ای دقیق را بکشند.بیشتر بخوانید:چرا گیتی با سرعت بالایی تو حال انبساط است؟کشف پادماده؛ سرنخی بخاطر آغاز جهانعکس برداری از سطح سیاره ای فراخورشیدی؛ رؤیایی که ناسا درصدد تحقق آن استبا LUVOIR آشنا شوید: تلسکوپ پرچمدار احتمالی بعدی ناساستاره شناس ها برای اولیه وهله از طریق امواج رادیویی موفق بوسیله کشف سیاره ای فراخورشیدی شدند
- ۹۹/۰۳/۱۹