جرم گمشده ي عالم

شواهد گوناگوني براي وجود ماده تاريك پيدا شده است كه يكي از مهمترين و مطمئن ترين آنها سرعت حركت ستارگان به دور مركز كهكشان است . قبلا در هموردا به این مسئله تحت عنوان داستان روبين اشاره كردم. خواندن دوباره ي يادداشت را توصيه مي كنم. شكل بالا گراف معروفي است كه به rotation curve مشهور است. با معلومات فيزيك دبيرستاني هم مي توان مفهوم آن را دريافت. ستاره اي را در نظر بگيريد كه با سرعت خاص در يك مدار دايروي به حول يك مركز مي گردد. اگر تنها نيروي وارد بر ستاره نيروي گرانشي باشد مي توان مقدار جرم داخل مدار را تخمين زد (براي سادگي تقارن كروي در نظر بگيريد). نكته در اينجاست كه مقدار جرم تخمين زده شده از مقدار جرم ماده ي روشن (ستاره + گاز) مشاهده شده كمتر است. (شكل را ملاحظه نماييد.) سه توضيح متفاوت براي اين مشاهده ارائه شده است: (1)ممکن است نيروي گرانش شكلي پيچيده تر ي از آن كه جناب نيوتن مي گفت داشته باشد. (2) شايد مقدار زيادي ماده به صورت سياره يا سياهچاله ويا... جمع شده باشد به گونه اي كه از خود نور بيرون نمي دهد اما اثر گرانشي آن به قدري زياد است كه ستارگان را در مدار خود نگاه مي دارد. (3) مقدارزيادي ماده، موسوم به ماده ي تاريك، در جهان وجود دارد كه با ماده ي معمولي كه ما مي شناسيم (پروتون و نوترون و....) فرق دارد.

هر سه ي اين توضيح ها با دقت فراوان بررسي شده است. همان طور كه سيما در هموردا توضيح داده بود تصحيح نيروي گرانشي نمي تواند مشاهدات جديد را به خوبي ماده ي تاريك توضيح دهد. البته نمي توان گفت كه كاملا رد شده اما در توضيح مشاهدات جديد با مشكل مواجه شده است. گرانش به نيوتن وفادار است!!
در حال حاضر ماده ي تاريك بهترين توضيح براي مشاهدات است. در مورد ماده ي تاريك چند سري يادداشت منتشر خواهم كرد. اما قبل از آن در يادداشت بعدي مايلم اندكي درباره ي راه حل دوم بنويسم. البته راه حل دوم هم اكنون در موضع ضعيفي است اما باز هم به نظرم آن قدر جالب است كه ارزش يك يادداشت منجوقي را داشته باشد.

پي نوشت: همان گونه كه بارها تاكيد كرده ام هدف من اينجا آموزش فيزيك نيست. آموختن فيزيك سال ها كار مي خواهد. حل كردن تمرين پشت سر تمرين! اينجا من فقط قصه هاي فيزيكي مي گويم كه به نظرم براي ترويج فيزيك مفيد است.