ماهیت ماده تاریک کیهانی، ماده بیگانه ای که حدود پنج، ششم کل مواد در جهان را تشکیل می دهد، به عنوان یکی از دو جزء1 بزرگ حل نشده مدل ایجاد انفجار بزرگ پیش بینی شده توسط کتاب مقدس رتبه بندی می شود.2 (موضوع بزرگ حل نشده دیگر ماهیت انرژی تاریک است.)3 خاصیت عجیب و بیگانه ماده تاریک کیهانی این است که برخلاف ماده معمولی (مواد متشکل از پروتون ها، نوترون ها و الکترون ها)، با نور برهمکنش نمی کندیا این مقدار بسیار ناچیز است. اکنون، مقاله‌ای که اخیرا توسط دو اخترفیزیکدان دانشگاه هاروارد در Nature منتشر شده است،4 ما را یک قدم به درک ماهیت ماده تاریک کیهانی نزدیک‌تر می‌کند و در نتیجه دلایل بیشتری برای باور به توصیف کتاب مقدس در مورد مبدأ، تاریخ و ماهیت جهان به ما می‌دهد.
تمام شواهدی که اخترشناسان برای وجود ماده تاریک کیهانی دارند، بر نیروی گرانشی آن بر ماده معمولی (یا باریونی) دلالت میکنند. من بررسی گسترده ای از این شواهد را در فصل 5 ویرایش چهارم کتاب اخیرا منتشر شده، خالق و کیهان،5 و در وبلاگی که در 22 ژانویه 2018 منتشر شده است، ارائه کرده ام.6 گستردگی این شواهد شکی در وجود ماده تاریک کیهانی باقی نمی گذارد، ضمنا در جهان ماده تاریک بسیار بیشتری از ماده باریونی وجود دارد.
با این حال، ستاره شناسان هنوزراضی نیستند. آنها می خواهند منشأ و ماهیت ماده تاریک کیهانی را بدانند. آنها همچنین می خواهند با جزئیات بسیار بیشتری بدانند که چگونه ماده تاریک کیهانی بر مدل خلقت کیهانی و طراحی جهان که برای توضیح وجود حیات و به ویژه انسان ها لازم است، تأثیر می گذارد.
شواهد غیر گرانشی برای ماده تاریک کیهانی
بیش از دو دهه پیش، فیزیکدان نظری دیوید کاپلان اشاره کرد که درجه کمی از جفت شدن غیر گرانشی بین ماده تاریک کیهانی و ماده باریونی می تواند فراوانی بسیار بیشتر ماده تاریک کیهانی را در مقایسه با ماده باریونی توضیح دهد.7 دو سال پیش، تیمی متشکل از پنج اخترفیزیکدان نشان دادند که حتی یک درجه ناچیز از جفت شدن غیر گرانشی بین نواحی ماده تاریک کیهانی و ماده باریونی می‌تواند اختلافات در مقیاس کوچک (ویژگی های داخلی ترین مناطق هاله های ماده تاریک کیهانی و جمعیت ماهواره های کهکشان کوتوله همراه کهکشان های آندرومدا و راه شیری) موفق ترین مدل خلق کیهانی در حال حاضر یعنی مدل آفرینش کیهانی ماده تاریک سرد لامبدا را حل کند.8
در پست وبلاگ قبلی،9 توضیح دادم که موسسه همکاریEDGES چگونه از یک طیف رادیویی با میانگین-هوایی استفاده کرد تا مشخص10 کند که 180 میلیون سال پس از رویداد ایجاد انفجار بزرگ، دمای ماده باریونی کمتر از نصف دمای اولیه بوده است(آزمایش برای تشخیص اثر جهانی EoR). ارزش مورد انتظار از این آزمایش را نیز در همان وبلاگ توضیح11 دادم که چگونه رنان بارکانا اخترفیزیکدان، توضیحی در مورد چگونگی سرد شدن ماده باریونی جهان در آن زمان ارائه کرد. او نشان داد که سرد شدن را می توان با پراکندگی بین ذرات باریونی (پروتون و نوترون) و ذرات ماده تاریک کیهانی توضیح داد.
اکنون، جولیان مونوز و آبراهام لوب، اخترفیزیکدانان هاروارد، توضیحی جایگزین برای سرد شدن مشاهده شده ماده باریونی در 180 میلیون سال پس از رویداد آفرینش کیهانی ارائه می دهند.12 مونوز و لوب نشان می دهند که (1) اگر کمی کمتر از یک درصد از ذرات ماده تاریک کیهانی دارای باری در حدود یک میلیون بار کوچکتر از بار یک الکترون باشند و (2) اگر جرم بیشتر ذرات ماده تاریک کیهانی بین 1 تا 100 برابر جرم الکترون باشد، «آنگاه داده‌های آزمایش EDGES را می‌توان سازگاربا تمام مشاهدات دیگر توضیح داد».13 آنها همچنین نشان دادند که اگر کل ذرات ماده تاریک کیهانی دارای یک بار کوچک باشند، ناسازگاری های جدی ایجاد می شود.
مونوز و لوب مقاله خود را با پیشنهادهایی در مورد اینکه چگونه ناظران و نظریه پردازان می توانند ماهیت جفت غیر گرانشی بین ماده تاریک باریونی و کیهانی را (با فناوری موجود) بیشتر بررسی کنند، پایان می دهند. تلاش‌های آنها و تلاش‌هایی که پیشنهاد میکنند، مسلماً دانش و درک بیشتری از ماهیت 25.5 درصد از ترکیب کل کیهان را به دست می‌دهند. این پیشرفت ها وعده تأیید و درک بیشتری از مدل خلقت کیهانی پیش بینی شده توسط کتاب مقدس را می دهند.14
Hugh Ross, “Quest to Discover the Nature of 70 Percent of the Universe,” Today’s New Reason to Believe (blog), Reasons to Believe, May 28, 2018, https://www.reasons.org/todays-new-reason-to-believe/read/todays-new-reason-to-believe/2018/05/28/quest-to-discover-the-nature-of-70-percent-of-the-universe
Julian B. Muñoz and Abraham Loeb, “A Small Amount of Mini-Charged Dark Matter Could Cool the Baryons in the Early Universe,” Nature 557 (May 31, 2018): 684–86, https://doi:10.1038/s41586-018-0151-x.
Hugh Ross, The Creator and the Cosmos,4th ed. (Covina, CA: RTB Press, 2018), 45–57.
David B. Kaplan, “Single Explanation for Both Baryon and Dark Matter Densities,” Physical Review Letters 68 (February 10, 1992): 741–43, https://doi:10.1103/PhysRevLett.68.741.
David H. Weinberg et al., “Cold Dark Matter: Controversies on Small Scales,” Proceedings of the National Academy of Sciences USA 112 (October 6, 2015): 12249–55, https://doi:10.1073/pnas.1308716112.
Ross, “Signature of the Universe’s First Stars …
Judd D. Bowman et al., “An Absorption Profile Centred at 78 Megahertz in the Sky-Averaged Spectrum,” Nature 555 (March 1, 2018): 67–70, https://doi:10.1038/nature25792.
Rennan Barkana, “Possible Interaction Between Baryons and Dark Matter Particles Revealed by the First Stars,” Nature 555 (March 1, 2018): 71–74, https://doi:10.1038/nature25791.
Muñoz and Loeb, “A Small Amount of Mini-Charged Dark Matter.”
Muñoz and Loeb, “A Small Amount of Mini-Charged Dark Matter,” p. 684.
Astronomers’ quest to understand features of the early universe and how it originated includes making “maps” of leftover radiation from the cosmic creation event....
