شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان می‌دهد چگالی پایین ماده تاریک در کهکشان‌ها و تعداد اندک کهکشان‌های کوتوله به انفجارهای ابرنواختری ارتباط دارد
مشاهدات جدید نشان می‌دهد ماده تاریکی که پیش‌از این تصور می‌شد با چگالی بسیار زیادی در مرکز کهکشان فشرده شده باشد، آن‌قدرها هم چگال نیست. دانشمندان حدس می‌زنند انفجار ستارگان سنگین و پیر در مرکز کهکشان، موجب پف کردن توده‌های ماده تاریک و درنهایت کم چگال شدنشان می‌شود. این انفجارهای ابرنواختری را می‌توان عامل اصلی کسری اسرارآمیز تعداد کهکشان‌های کوتوله جهان نیز به‌شمار آورد.
شرح عکس: شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان می‌دهد ماده تاریک در مرکز کهکشان‌ها بسیار چگال است، ؛ اما مشاهدات رصدی کهکشان‌هایی مانند کهکشان گردابی (M51) نشان داده است چگالی ماده تاریک تا هزاران سال نوری در اطراف هسته کهکشان ثابت است. به نظر می‌رسد ابرنواخترها عامل این اختلاف باشند.
بیش از 80 درصد از ماده موجود در کیهان به شکلی اسرارآمیز و غیرقابل دیدن وجود دارد. دانشمندان می‌توانند اثرات گرانشی این مواد را اندازه‌گیری کنند، اما توانایی شناساییشان را ندارند و از این رو آنها را ماده تاریک نام نهاده‌اند. شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان داده است که چگونه در جهان آغازین، توده‌های مواد تاریک در گازهای معمولی ادغام شدند، کهکشان‌هایی کوچک را به‌وجود آوردند و در طول میلیاردها سال، این کهکشان‌های کوتوله با ادغام در یکدیگر، مجموعه‌های ستاره‌ای عظیمی مانند کهکشان راه‌شیری را به‌وجود آوردند.
اما این شبیه‌سازی‌ها معمای جدیدی را نیز مطرح کرد. نتایج به وضوح نشان می‌داد چگالی مواد تاریک در مرکز کهکشان باید به سرعت افزایش یابد؛ اما رصد حرکت ستارگان در مرکز کهکشان‌ها نشان می‌دهد که هسته‌های تاریک کهکشان‌ها بسیار متورم است و چگالی ماده تاریک تا هزاران سال نوری ثابت است. سرگئی ماشچنکو، استاد دانشگاه مک‌مستر در همیلتون کانادا در این مورد می‌گوید: بیش از ده سال است که فهمیده‌ایم چنین اختلافی وجود دارد.
اخترشناسان تاکنون چندین راه‌حل برای رفع این اختلاف ارایه داده‌اند. به‌عنوان مثال، آنها مدتی فکر می‌کردند نیروی میان ذره‌ای دیگری غیر از گرانش وجود دارد که موجب برخورد ذرات با یکدیگر و درنهایت پخش‌شدن آنها در فضا می‌شود؛ چیزی شبیه به حرکت توپ‌های بیلیارد. اما به تازگی، ماشچنکو و همکارانش نشان داده‌اند که چگالی ملایم ماده تاریک در مرکز کهکشان در اثر انفجار ستارگان سنگینی پدید می‌آید که به آخر عمر خود رسیده‌اند. این انفجارهای ابرنواختری در بیشینه درخشندگی خود؛ کهکشان مادر را تحت‌الشعاع قرار می‌دهند.
چند سالی بود که ماشچنکو به این نتیجه رسیده بود که امواج ضربه‌ای ابرنواخترها، تلاطم‌های شدیدی را در گازهای میان‌ستاره‌ای کهکشان ایجاد می‌کند و اختلال‌های گرانشی این مواد به نوبه خود، چگالی مواد تاریک را تغییر دهد. برای آزمودن این ایده، او و همکارانش از یک ابررایانه استفاده کردند تا چگونگی تحول یک کهکشان کوچک نخستین را بررسی کنند، کهکشانی که چگالی ماده تاریک هسته‌اش در آغاز بسیار زیاد بود. همان‌طور که انتظار می‌رفت، تنها هشتاد انفجار ابرنواختری در هر یک میلیون سال کافی بود تا پس از حداقل یکصد میلیون سال، چگالی بسیار زیاد ماده تاریک را به مقادیر رصد‌شده نزدیک کند. هشتاد ابرنواختر در هر میلیون سال، مقدار پذیرفته‌شده‌ای برای تحولات کهکشان‌های کوتوله است و در بسیاری از مدل‌های تحول کهکشانی استفاده می‌شود.
اما این شبیه‌سازی معمای دیگری را نیز پاسخ داد. مشاهدات رصدی نشان می‌دهد جهان دارای تعداد بسیار اندکی کهکشان کوتوله است که برخلاف کهکشان‌های معمولی با صدها میلیارد ستاره ، تنها میزبان چند میلیارد ستاره هستند؛ اما شبیه‌سازی‌های کیهانی تعداد این کهکشان‌های کوچک را بسیار بیشتر تخمین می‌زنند. شبیه‌سازی ماشچنکو نشان داد چگالی پایین ماده تاریک در هسته این کهکشان‌ها سبب شده است نیروی گرانش کهکشان برای حفظ کهکشان خیلی کارآمد نباشد و هر برخورد ساده‌ای با یک کهکشان بزرگ‌تر به متلاشی شدن کهکشان کوتوله منتهی شود. از این رو است که کسری بسیار زیادی بین پیش‌بینی‌ها و مشاهدات کهکشان‌های کوتوله دیده می‌شود.
منبع : New Scientist
نويسنده : ذوالفقار دانشی