ماده‌تاريك، كيهان‌شناسي، جرم گمشده كيهان
ماده تاريك ماده‌ي غير درخشاني است كه نمي تواند مستقيماً با رصد هيچ شكلي از تابش الكترومغناطيس (نور) آشكارسازي شود. ولي وجود آن پيشنهاد شده چون اثر گرانشي آن بر ميزان چرخش كهكشان‌ها و وجود خوشه‌هاي كهكشاني ديده مي‌شود.
عالم تا جايي كه ما مي‌دانيم با انفجار بزرگ شروع شده. يك دوره‌ي تورم سريع داشته. اخترشناسان و كيهان‌شناسان برآن هستند كه ممكن است تورم تا ابد ادامه پيدا كند و يا شايد هم به تخريب بزرگ منجر شود. سرنوشت عالم بستگي به ميزان چگالي عالم به چگالي بحراني دارد. كيهان‌شناسان اين نسبت را با اُمگا نشان مي‌دهند. اگر اُمگا بزرگتر از يك باشد، گرانش مسبب فروپاشي ماده خواهد شد. اگر كمتر از يك باشد، تا ابد منبسط مي‌شود. اگر برابر يك باشد در زمان مشخصي به نقطه‌ي تكينگي يا همان تخريب بزرگ درست مثل انفجار بزرگ مي‌رسد.
چگالي بحراني عالم معيار ما براي 5 اتم در متر مكعب است كه بيشتر مي‌توانيم نسبت به ابعاد بزرگ و آزمايش‌هاي زميني خودمان آن را خلأ در نظر بگيريم. چگالي كُل عالم هنوز شناخته نشده. ولي اگر كسي بخواهد ماده‌ي معمولي را در نظ بگيرد، چگالي آن 0.2 اتم بر متر مكعب است. بسياري از كيهان‌شناسان برآنند كه ماده بسيار بيشتري نسبت به مقدار مشاهده شده‌ي كنوني و مقادير نظري وجود دارد.
كهكشان‌هاي نزديك راه شيري به نظر سريع‌تر از آنچه كه بايد مي‌چرخند. اين از نظر قوانين مكانيك نسبت به ماده‌ي معمولي درست از آب در نمي‌آيد. به‌نظر مي‌رسد 90 درصد ماده قابل رؤيت نيست.
در عالم، ستارگان در كهكشان‌ها گرد هم آمده‌اند و كهكشان‌ها خود در خوشه‌هاي بزرگتري جمع آمده‌اند. تعدادي از اخترشناسان بحث مي‌كنند كه فرض‌هاي مدلل قبابل قبول باشند، بخصوص خوشه‌هاي كهكشاني با گرانش بهم مقيد مي‌شدند. و خوشه‌ها كه ميلياردها سال قبل شكل گرفتند، بيش از 90 درصد جرم در خوشه ها نهفته است. از طرف ديگر اين تعبير مي‌تواند قيد گرانشي كافي براي از هم نپاشيدن خوشه‌ها و كهكشان‌ها را فراهم كند.
اخترشناسان و كيهان‌شناسان مي‌دانند كه ماده‌ي تاريك وجود دارد ولي هنوز نمي دانند از چه تشكيل شده و يا چه مقدار است؟ كانديداهاي مختلفي براي ماده‌ي تاريك معرفي شده. از جمله: ستاره‌هاي كوتوله قهوه‌اي، كوتوله‌هاي سفيد، سياه‌چاله‌ها، نوترينوي جرم‌دار (نوترينو، ذره‌ي بنيادي است كه بار الكتريكي خنثي و جرمي بسيار كم‌تراز الكترون دارد.). و يا حتي ذرات زيراتمي شگفتي مثل WIMP (ذرات سنگين اندراكنش ضعيف) يا حتي ماچو‌ها (MACHO)، كه مخفف اجرام هاله‌ي متراكم سنگين است. فيزيكدانان اخيراً به دنبال ذراتي در آزمايشگاه‌هاي خود كه همان برخورد دهنده‌ها باشند، هستند.
|
خب پس عالم در نهايت فروپاشيده مي‌شود؟
|
باوجوديكه به نظر مي‌رسد 90 درصد جرم عالم ماده‌ي تاريك باشد ولي باز هم براي فروپاشي كافي نيست. چون بايد گرانش بتواند نيروي كافي براي جلوگيري از انبساط و فروپاشي عالم داشته باشد. رصد ابرنواخترها در سال 1997 كه مشخص مي‌كرد عالم همچنان شتاب مثبت دارد منجر به اين ايده‌هاي جديد شد. عالمي با عمر بيشتر از آنچه فكر مي‌كرديم بايد عمر كند، چندان هم به‌درد ما در نظريات نخورده (مثلاً ده به نماي 30 سال فاصله زماني). چون پروتون در همين حدود نيمه عمر خود را تمام مي‌كند و واپاشيده مي‌شود. همه‌ي ستاره‌ها سوخت خود را مي‌سوزانند و تبديله اجرام سرد يا سياه‌چاله‌ها مي‌شوند، كه خود منجر به تابش مي‌شود. پس عالم در نهايت سرد و تاريك خواهد شد. با اين حال تعدادي از كيهان‌شناسان هم فكر مي‌كنند هيچ فروپاشي بزرگي در كار نيست!