آیا زمین در «مادّه تاریک» شناور است؟

اول صبح؛ طبق تحقیقات نظری جدید، ممکن است زمین در اقیانوسی از ماده تاریک در حال شنا کردن باشد و امواج آن اقیانوس نامرئی که در برابر جوّ فوقانی سیاره ما می‌چرخند، ممکن است امواج رادیویی قابل‌تشخیصی تولید کنند که به ما اجازه می‌دهند در نهایت این جزء گریزان از جهان را کشف کنیم.

انبوهی از شواهد اخترفیزیکی و کیهان‌شناسی به وجود ماده تاریک اشاره می‌کنند، از منحنی‌های چرخش غیرقابل توضیح کهکشان‌های خاص گرفته تا رشد بزرگترین ساختارهای جهان. تلاش‌ها برای توضیح این طیف گسترده از مشاهدات با فرمول‌های جایگزین گرانش شکست خورده‌اند و بنابراین بیشتر اخترشناسان فکر می‌کنند «ماده تاریک» باید وجود داشته باشد؛ نوع ناشناخته‌ای از ماده که به ندرت با نور یا با ماده عادی برهم‌کنش دارد.

اما این یک ایده بسیار گسترده است که احتمالات زیادی را در بر می‌گیرد. ماده تاریک شاید از ذرات بزرگ ساخته شده باشد، اما جستجو برای آن نوع ذرات تا حد زیادی بی‌فایده بوده است. بنابراین یک نظریۀ جایگزین جالب اینست که ماده تاریک به طور استثنایی سبک است، یا به شکل ذرات نظری معروف به «آکسیون» یا به شکل مرموزی از فوتون که مقداری جرم حمل می‌کند.

ماده تاریک با آن سبکی باورنکردنی (میلیون‌ها بار سبک‌تر از سبک‌ترین ذرات شناخته‌شده) می‌تواند به روش‌های بسیار عجیبی عمل کند. به طور خاص، ماده تاریک به جای اینکه به صورت گلوله‌های نقطه مانند تک ظاهر شود، بیشتر شبیه امواج بزرگی رفتار می‌کند که اطراف کیهان می‌چرخند.

در مطالعه‌ای که به تازگی در وبگاه آرکایو منتشر شده، فیزیکدانان مدل‌هایی از ماده تاریک فوق‌سبک را بررسی کردند که کاملاً تاریک نبودند و به ندرت با ماده معمولی تعامل داشتند. بیشتر اوقات، این تعاملات به سختی قابل ثبت بود و هیچ چیز قابل‌تشخیصی تولید نمیکرد. اما در موارد نادر، ماده تاریک و ماده معمولی به اندازه کافی تعامل داشتند تا مقدار قابل‌توجهی امواج رادیویی تولید کنند.

این اتفاق زمانی می‌افتد که ماده تاریک با پلاسما مواجه شود و فرکانس امواج ماده تاریک با فرکانس امواج پلاسما هم‌ردیف شود. وقتی این اتفاق بیفتد، رزونانسی ایجاد می‌شود که تعامل را تقویت می‌کند و تشعشعاتی به شکل امواج رادیویی تولید می‌کند.

جهان با پلاسماها غریبه نیست، تمام ستارگان پلاسما را به شکل باد ستاره‌ای به فضا پرتاب می‌کنند، بنابراین نظریه‌پردازان در حال حاضر، تولید امواج رادیویی را به دلیل تعامل ماده تاریک با محیط‌هایی مانند تاج خورشیدی یا محیط میان‌ستاره‌ای کشف کرده‌اند. اما در این تحقیق جدید، دانشمندان یک نقطه تعامل بسیار نزدیکتر به خانه را کشف کردند: یونوسفر سیاره ما.

یونوسفر زمین، لایه نازک و داغ اتمسفر فوقانی است و از مجموعه‌ی سستی از ذرات یونیزه (باردار) - پلاسما تشکیل شده و به طور طبیعی امواجی دارد که از میان آن عبور می‌کنند. محققان دریافتند این امواج می‌توانند با امواج ماده تاریک فرضی تعامل داشته باشند که ممکن است روی زمین در حال چرخش باشد.

امواج رادیویی تولیدشده توسط این تعامل به سختی قابل‌تشخیص هستند اما محققان دریافتند با استفاده از یک آنتن رادیویی با دقت تنظیم‌شده برای جستجوی فرکانس خاصی از امواج رادیویی در طول یک سال، ممکن است بتوانند این امواج را تشخیص دهند.

این ایده به ویژه امیدوارکننده است چون یونوسفر زمین مزایای متعددی نسبت به دیگر منابع امواج رادیویی تولیدشده از ماده تاریک دارد. برای مثال، یونوسفر به طور طبیعی بسیاری از امواج رادیویی را از فضای عمیق‌تر منعکس می‌کند و نسبتاً فاقد سیگنال‌های مخرب است. دوم، یونوسفر درست بالای سر ما است، دسترسی به آن آسان است و در حال حاضر موضوع نظارت و مطالعه دائمی است.

این شکل از ماده تاریک بسیار وابسته به تئوری است و سالها، اگر نه نگوییم دهه‌ها، طول می‌کشد تا تکنیک مشاهده برای جستجوی این امواج رادیویی کامل شود. اما اگر موفقیت‌آمیز باشد، بسیار ارزشمند است و به ما امکان می‌دهد یکی از اسرارآمیزترین عناصر جهان را درست در آستانه کیهانی خود مطالعه کنیم.