رمزگشایی از زندگی پنهان ماده تاریک با یک ابزار محاسباتی انقلابی
رمزگشایی از زندگی پنهان ماده تاریک با یک ابزار محاسباتی انقلابی
برای توضیح بیشتر، باید گفت که مادهٔ تاریک نزدیک به یک قرن است که به عنوان یکی از بزرگترین رازهای کیهانشناسی باقی مانده و اگرچه نادیدنی است، نقش اصلی را در شکلدهی به کیهان بازی میکند.
به گزارش دیتاسنتر من و به نقل از SciTechDaily، این مطالعه جدید، توانایی دانشمندان را برای بررسی چگونگی تأثیر برهمکنشهای مختلف ذرات مادهٔ تاریک بر رشد و رفتار ساختارهای کیهانی در طول زمان، به طور قابل توجهی گسترش میدهد.
گفتنی است این پژوهش بر روی یک نامزد خاص مادهٔ تاریک به نام «هالههای مادهٔ تاریک خودبرهمکنشگر» متمرکز است. این ساختارهای عظیم گمان میرود که میزبان کهکشانهایی مانند راه شیری باشند.
مادهٔ تاریک خودبرهمکنشگر به این صورت تعریف میشود که ذرات آن میتوانند با یکدیگر برخورد کنند، در حالی که برای مادهٔ باریونی معمولی شامل پروتونها، نوترونها و الکترونها عملاً نامرئی باقی میمانند.
این رفتار پیامدهای مهمی برای هالههای مادهٔ تاریک دارد که بسیاری از نظریهپردازان معتقدند در فرآیندهای شکلدهی کهکشانها و آغاز شکلگیری ستارگان محوری هستند.
جیمز گوریان، پژوهشگر پسادکتری مؤسسه پیرامتر در این باره میگوید: «مادهٔ تاریک تودههای نسبتاً پراکندهای تشکیل میدهد که هنوز هم چگالی آنها بسیار بیشتر از چگالی متوسط کیهان است. راه شیری و دیگر کهکشانها درون این هالههای مادهٔ تاریک قرار دارند».
تکامل این هالهها توسط پدیدهای به نام «فروپاشی گرماگرانشی» اداره میشود. این فرآیند از یک ویژگی ضدشهودی گرما ناشی میشود، جایی که سیستمهای مقید توسط گرما، به جای سردتر شدن در حین از دست دادن انرژی، داغتر میشوند.
از آنجا که مادهٔ تاریک خودبرهمکنشگر میتواند انرژی را از طریق برخورد ذرات منتقل کند، این انرژی به تدریج در درون هاله به سمت بیرون جریان مییابد.
در نتیجه، منطقهٔ مرکزی هاله به طور فزایندهای داغ و چگال شده و این امر به نوبهٔ خود باعث ایجاد تغییرات بیشتر در ساختار هاله در طول زمان میشود.
برای ترسیم ساختارهای شکلگرفته توسط این نوع مادهٔ تاریک، دانشمندان معمولاً از یک رویکرد برای زمانی که مادهٔ تاریک چگالی کمتر و برخوردهای نادرتری دارد و رویکردی دیگر برای زمانی که چگالتر و با برخوردهای مکررتر است استفاده میکنند، اما آنها فاقد یک رویکرد ترسیمی برای حالات میانی بودند.
گوریان و همکارش سایمون می، پژوهشگر سابق پسادکتری پیرامتر، کدی به نام KISS-SIDM توسعه دادهاند که نسبت به کدهای پیشین سریعتر و دقیقتر است و به صورت عمومی در دسترس پژوهشگران قرار دارد.
این ابزار محاسباتی جدید، شکاف میان دو رویکرد پیشین را پر کرده و مدلسازی پیوستهتری از تکامل هاله ارائه میدهد.
درک فرآیند فروپاشی هسته، فیزیکدانان را به این دلیل نیز مجذوب خود کرده که میتواند پیامدهای قابل مشاهدهای برای تشکیل سیاهچالهها داشته باشد.
اما جزئیات چگونگی پایان این فرآیند، هنوز یک پرسش باز در فیزیک است و این کد گامی به سوی پاسخ دادن به آن محسوب میشود.
گوریان در این رابطه توضیح میدهد: «پرسش بنیادی این است که نقطهٔ پایانی نهایی این فروپاشی چیست؟ این همان چیزی است که ما واقعاً مایلیم انجامش دهیم؛ یعنی مطالعهٔ فاز پس از تشکیل یک سیاهچاله».
بر این اساس، این پژوهش نه تنها درک ما از مادهٔ تاریک را عمیقتر میکند، بلکه ممکن است سرنخهای حیاتی دربارهٔ منشأ برخی سیاهچالهها ارائه دهد.
دسترسی عمومی به این کد محاسباتی، فرصتی ارزشمند برای جامعهٔ علمی جهانی فراهم آورده تا سناریوهای مختلف مادهٔ تاریک را با دقت و سرعت بیسابقهای شبیهسازی کنند.
گفته میشود این پیشرفت میتواند به آزمایش نظریههای رقیب دربارهٔ ماهیت ذرات مادهٔ تاریک کمک شایانی کند و احتمالاً ناسازگاریهای بین پیشبینیهای نظری و مشاهدات نجومی را روشن سازد.
در پایان باید گفت که این گام مهم، مسیر را برای کشفیات آینده در درک یکی از اساسیترین اجزای تشکیلدهندهٔ کیهان هموار میسازد.
مجله خبری mydtc
