شناخت ماده تاریک با استفاده از هوش مصنوعی توسط ستاره‌شناسان

به گزارش ایرنا به نقل از بیگ تینک، ستاره شناسان از حدود یک قرن پیش می دانند که کیهان در حال گسترش و بزرگ شدن است. برای مدت چند دهه دانشمندان انتظار داشتند که این گسترش کیهان به علت نیروی گرانش آهسته شود. اما همه اینها در دهه ۱۹۹۰ تغییر کرد یعنی زمانی که ستاره شناسان متوجه شدند کیهان نه تنها در حال بزرگ شدن است بلکه این بزرگ شدن با شتاب فزاینده ای انجام می شود همانند یک قطار ترمز بریده بر روی یک ریل شیب دار کیهان به معنای واقعی کلمه در حال منهدم شدن است.

عامل مسبب این گسترش کیهان پدیده ای است که «ماده تاریک» نامیده می شود. این ماده نامرئی و غیرقابل ردگیری، در واقع به نوعی یک ماده ضدگرانش است که کهکشان های دور را از یکدیگر دورتر و فضای خالی را خالی تر می کند.

در حالی که جامعه علمی اطمینان دارد که ماده تاریک (Dark matter) وجود دارد اما این انرژی بسیار ضعیف و معادل تنها چند پروتون در هر مترمکعب است و مشخص کردن ویژگی های آن بسیار دشوار است. اما پس از یک دهه تلاش، ستاره شناسان به تازگی یک اندازه گیری بسیار دقیق از مقدار انرژی تاریک در مدت ۹ میلیارد سال گذشته منتشر کرده اند.

گروه علمی «تحقیقات انرژی تاریک» (DES) یک همکاری بین ستاره شناسان است که از یک تلسکوپ نیرومند در کشور شیلی برای اسکن کردن حدود یک هشتم آسمان برای مشاهده ابرنواخترها استفاده کرده اند. ابرنواختر انفجار یک ستاره است که به تابش چنان درخشانی منجر می شود که از فاصله چند میلیارد سال نوری قابل مشاهده است. یک نوع از ابرنواختر با نام SN- Ia بسیار خاص است چرا که این نوع ابرنواخترها بسیار شبیه به هم هستند و همگی تقریباً یک اندازه نور تولید می کنند.

با توجه به فاصله و سرعت ثابت نور، ستاره شناسان با نگاه به اجرام دوردست آسمانی در واقع یک ماشین زمان دارند. کهکشان های نزدیک به ما چیزهایی درباره گسترش کیهان می گویند در حالیکه اجرام دوردست به ما می گویند که در گذشته های بسیار دور چه روی داده است.

دانشمندان می توانند با ترکیب اندازه گیری های مربوط به فاصله با اندازه‌گیری های مربوط به سرعت، به شناختی از تاریخچه گسترش کیهان برسند. مشاهده اولیه شتاب گسترش کیهان در سال ۱۹۹۸ به همین صورت انجام شد.

اندازه گیری اولیه تنها از ۵۲ ابرنواختر برای این کشف استفاده کرد. به تازگی گروه «تحقیقات انرژی تاریک» از حدود ۱۵۰۰ ابرنواختر برای اندازه گیری های جدید استفاده کرده است. این محققان همچنین از تکنیک های پیشرفته هوش مصنوعی (Artificial Intelligence) استفاده کردند تا اطمینان حاصل کنند ابرنواخترهای مورد مشاهده همگی از نوع SN- Ia هستند. این نتایج یک پیشرفت مهم در زمینه شناخت انرژی تاریک به شمار می رود.

چگالی ماده تاریک

دانشمندان از مدتها پیش می دانند که ماده تاریک در حال حاضر در حدود دو سوم از انرژی در کیهان را تشکیل می دهد اما هنوز معلوم نیست که آیا این نسبت به مقدار ثابت است یا تغییر می کند و همینجا است که مساله پیچیده می شود. بنا بر نظریه کیهانی مورد پذیرش کنونی، چیزی که ثابت است، چگالی ماده تاریک است. در حالی که حجم و اندازه کیهان افزایش می یابد ، نسبتی از کیهان که از ماده تاریک ساخته شده است بیشتر می شود.

اندازه گیری های قبلی حاکی از آن است که چگالی ماده تاریک ثابت است اما آن اندازه گیری های اولیه تا حدی با نااطمینانی روبرو بوده اند که این مساله به نااطمینانی در شناخت ما از تکامل کیهان منجر شده است. تعیین دقیق چگالی ماده تاریک، پیامدهای مهمی برای نظریه های کیهان شناسی خواهد داشت. نتایج بررسی های و محاسبات نشان می دهد که چگالی ماده تاریک امکان دارد ثابت باشد. محاسبات بسیار نزدیک به پیش بینی ها بوده و از این رو دانشمندان می گویند که چگالی ماده تاریک احتمالا ثابت است هر چند بطور کامل اطمینان ندارند.

دانشمندان حتماً به بررسی داده های بیشتر در این زمینه ادامه خواهند داد. چگالی ماده تاریک یکی از مهم ترین پارامترها از لحاظ پیش بینی آینده تغییر و تحول کیهان از حیث شتاب گرفتن یا آهسته شدن روند گسترش کیهان است.