فضا و نجوم

مرگ ماده تاریک، خاموشی ورا روبین

ورا روبین
نوشته شده توسط تیم تحریریه علمنا

سال ۲۰۱۷ آغاز شد و درباره اینکه در این سال چه اتفاقاتی در دنیای علم خواهد افتاد هنوز چیزی نمی دانیم. اما دست کم می دانیم در این سال چه اتفاقاتی نخواهد افتاد. مثلا جایزه نوبل فیزیک امسال قطعا به ورا روبین نخواهد رسید. زیرا این فیزیکدان و اخترشناس امریکایی در واپسین روزهای سال ۲۰۱۶ یعنی در ۲۵ دسامبر پس از یک عمر تلاش موفق در توسعه علم از دنیا رفت. تلاشی که بی تردید شایستهء دریافت بزرگترین و معتبرین جوایز علمی دنیا بود. متاسفانه روبین نوبلی دریافت نکرد و اینک با مرگش در سن ۸۸ سالگی دیگر نوبل فیزیک به وی نخواهد رسید. در بیشتر تحلیل ها و خبرها درباره روبین از او به عنوان کاشف ماده تاریک نام برده شده است که این مساله صحیح نیست. برخی منابع دیگر از وی به عنون دانشمندی نام برده اند که وجود ماده تاریک را اثبات کرده است. این اظهار اگرچه بیشتر به واقعیت نزدیک تر است اما باز هم دقیق نیست. اظهارنظر درست این است که در دهه ۳۰ میلادی یک ستاره شناس سوییسی به نام  فریتس تسوئیکی شواهدی مبنی بر نوع جدیدی از ماده پیدا کرده بود. بنابراین ایده وجود ماده تاریک زمانی که روبین شروع به تحصیل کرد وجود داشته است. روبین در سنین جوانی در دهه ۶۰ میلادی روی یک موضوع به شدت مناقشه بر انگیز کار می کرد. او در پی آن بود که دریابد، که آیا جهان در حال چرخش است یا خیر. برای این منظور او حرکت و مسیر گردش تعداد زیادی از کهکشان ها را زیر نظر گرفت. اگرچه که کار او در آغاز از سوی بسیاری از دانشمندان نادیده گرفته می شد.در آن سالها روبین به دلیل زن بودنش مورد بی مهری زیاد همکاران قرار می گرفت و بسیاری با او همکاری نمی کردند. البته بودند بزرگانی مانند جرج گاموف که صادقانه از روبین حمایت کردند. با این وجود روبین در آن زمان تصمیم گرفت حوزه پژوهشی خود را تغییر دهد. کانون توجه روبین از این پس به حرکت ستارگان و به صورت دقیق تر به کهکشان آندرومدا در همسایگی ما بود.
ستارگانی که به دور مرکز یک کهکشان در گردش اند اصولا باید مانند سیاره ای رفتار کنند که به دور یک ستاره می چرخد. هرچقدر یک سیاره به ستاره اش نزدیکتر باشد با سرعت بیشتری حرکت می کند. عطارد نزدیکترین سیاره به خورشید برای گردش به دور خورشید ۸۸ روز زمان لازم دارد. زمین اما ۳۶۵ روز و  نپتون که در دوردست منظومه شمسی واقع  است خورشید را هر ۱۶۵ سال یکبار دور می زند. این رفتار اجرام آسمانی پیامد مستقیم قوانین گرانش نیوتن و همچنین نظریه نسبیت عام اینشتین است. هر چقدر از یک جرم سنگین دورتر باشیم اثر گرانش آن بر ما کمتر خواهد بود. این مساله در خصوص یک کهکشان هم باید صادق باشد. هرچقدر که یک ستاره از مرکز کهکشان دورتر باشد کمتر تحت تاثیر گرانش مرکز کهکشان قرار گرفته و به همین سبب آهسته تر حرکت می کند. کار روبین این بود که متحنی چرخش آندرومدا را اندازه گیری کند. و سرعت گردش ستارگان در فواصل مختلف از مرکز کهکشان راه اندازه گیری  کرده و انتظار داشت با افزایش فاصله این سرعت کمتر شود. نتیجه ای که در این لینک قابل دسترس است. در محور افقی این نمودار که روبین آن را در سال ۱۹۷۰ میلادی منتشر کرده بود فاصله از مرکز کهکشان نشان داده شده و پرسش اصلی در این نمودار این بود که گویا یک چیز در سمت راست نمودار جور در نمی آید. سمت راست نمودار بر خلاف انتظار به سوی پایین سقوط نمی کند. روبین و همکارانش در سالهای متمادی مدام کهکشان های بیشتری را مورد مطالعه قرار دادند. (روبین بیش از ۲۰۰ کهکشان را مورد مطالعه قرارداده بود) به نتایج مشابه رسیدند. حرکت و سرعت ستارگان در نواحی دوردست کهکشان ها بر خلاف انتظار بود. مشاهدات سایر دانشمندان در حیطه امواج رادیویی و طیف های الکترومغناطیسی هم این یافته ها تایید می کرد. این مشاهدات نشان می داد که همهء داستان به ماده موجود در کهکشان ختم نمی شود. ظاهرا باید پای نوع دیگری از ماده در میان باشد . آنچه که باعث حرکت سریعتر از انتظار ستارگان می شود باید زیر سر نوع دیگری از ماده باشد. دو گواه در تایید وجود ماده تاریک یکی مشاهدات تسوئیکی مبنی بر حرکت کهکشان ها در خوشه های کهکشانی در سال ۱۹۳۳ بود دیگری مشاهدات حرکت ستارگان در کهکشان توسط روبین و همکاران تا سالهای دهه ۷۰ میلادی. این شواهد نشان می داد که اجرام آسمانی به گونه ای رفتار می کنند که در کنار ماده معمولی و مرئی؛ مادهء تاریکی هم وجود دارد. این دو برهان هر دو گواه بر این بود که چیزی در کیهان وجود  دارد که به نوعی ماده تاریک به شمار می رود. اهمیت کار روبین آنجا بود که او وجود این پدیده را واضح و دقیق توضیح می داد. پدیده ای که نشان می داد حرکت ستارگان و کهکشان ها آن گونه که توسط  نظریه گرانش پیش بینی می شود رفتار نمی کند. کار روبین در واقع کشف ماده تاریک نبود. چیزی که خود وی نیز به آن اشاره کرده بود. (منبع)  این مساله چیزی است که تا به امروز هم اثبات نشده است. در دنیای  فیزیک ذرات هنوز نمی دانیم که ماده تاریک دقیقا از چه چیزی درست شده است. روبین می توانست یکی از نامزدهای دریافت جایزه نوبل باشد. همانطور که نوبل فیزیک سال ۲۰۱۱ بابت کشف انبساط شتاب دار جهان  و به عبارتی انرژی تاریک اعطا شد. هنوز برای توضیح یافته های روبین راه درازی در پیش داریم و چیزهای بسیاری هست که نمی دانیم. شاید بد نباشد بگوییم که این کمیته اعطای جایزه نوبل بود که شانس خود را برای اعطای این جایزه به یک اخترفیزیکدان بزرگ از دست داد. شاید او می توانست پس از ماری کوری و ماریا گوپرت مایر سومین زنی باشد که موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیک می شود.  جایزه ای که از سال ۱۹۶۳ به این سو به هیچ زن دانشمندی تعلق نگرفته است.

درباره نویسنده

تیم تحریریه علمنا

دیدگاه شما چیست