هنگامی که شما در شب به اسمان نگاه می کنید،تعداد بیشماری ستاره که در سرتاسر اسمان پخش شده اند را می بینید. هنگامی که ستاره شناسان با استفاده از تلسکوپ های بسیار قوی به عمیق ترین نقاط جهان نگاه می کنند،ان ها تعداد بیشماری کهکشان را می بینند که به صورت خوشه های عظیم ستاره ای و دیگر اشکال و ساختار ها سازماندهی شده اند. این به شما امکان باور این را می دهد که جهان به طور عمده از تعداد زیادی کهکشان ، ستاره، گاز و غبار که ما می توانیم انها را ببینیم، تشکیل شده است. به هرحال اکثر ستاره شناسان معتقد هستند که ماده ی مرئی تنها بخش کوچکی از جهان را تشکیل می دهد. اکثر جهان به وسیله ی ماده ای(یا بهتره بگیم چیزی)تشکیل شده که ما توانایی دیدن ان را نداریم و به ماده ی تاریک مشهوراست.

به زبان ساده ماده ی تاریک قابل دیدن به وسیله ی ستاره شناسان(به وسیله ی تلسکوپ)نیست. این ماده مقدار کافی نور یا هر موج دیگری ساتع یا بازتاب نمی کند،بنابراین این ماده مانند یک ستاره روشن نیست.
اتم ها،مولکول ها،اجزای زیر اتمی ماده ی تاریک هستند. من و شما ماده ی تاریک هستیم،هر چیز در روی کره زمین ،سیاره ها ، کوتوله های قهوه ای وسیاه چاله ها ماده ی تاریک هستند. به طور اساسی ماده ی تاریک قابل مشاهده نیست،دانشمندان تنها می توانند مکان ان را از روی تاثیر گرانشی بر مواد مرئی اطراف حدس و تخمین بزنند.
ما نمی توانیم ماده دی تاریک را ببینیم،ولی می توانیم ان را به وسیله ی تاثیر بر روی مواد عادی از طریق گرانش(چرخش،پدیدهی اثر گرانشی)و اشعه ی X ساتع شده به وسیله ی ماده ی تاریک گرم (hot dark matter) تعیین و کشف کنیم.
دانش مندان هنوز به درستی اطلاعاتی در مورد ساختار و خواص ماده ی تاریک ندارند،اما ما می توانیم
چند احتمال را برسی کنیم:1- ماده ی تاریک می تواند همان ماده ی معمولی باشد،که از پروتون،نوترون
و الکترون تشکیل شده است. ولی این ماده ی معمولی از خود نور ساتع نمی کند و نور را نیز جذب نمی کند،اما این ماده تاثیر گرانشی را دارد. بر طبق این فرض کوتوله های قهوه ای ،کوتوله های سفید،ستاره های نترونی یا سیاه چاله ها می توانند از ماده ی تاریک باشند.
2- ماده ی تاریک می تواند به طور کل نوع جدیدی از ماده (ماده ی غیر عادی ) باشد. این ماده ی غیرعادی احتمالا از اجزای زیر اتمی ای که فعل و انفعال ضعیفی با ماده ی معمولی دارند ساخته شده است. این اجزای زیر اتمی به wimp (for weakly interacting massive particles )معروف هستند.داستان ماده ی تاریک به زمانی بر می گردد که داشمندان شروع به مطالعه ی کهکشان ها از قبیل کهکشان خودمان راه شیری کردند. اگر ما نگاهی به ساختار کهکشان بیاندازیم از نمای بیرون در اکثر کهکشان هایی مانند راه شیری،100 میلیارد
ستاره در یک صفحه ی عظیم واقع شده اند. اکثر ستاره ها در نزدیکی مرکز و برامدگی صفحه متمرکز
شده اند . در بالا و پایین صفحه( disk ) در حدود چند صد خوشه ی کروی پراکنده شده اند ویک تار (ابر تاریک)بزرگ که سراسر منطقه را در بر میگیرد و به هاله معروف است. درمطالعه راه شیری ،ستاره شناسان می خواستند تا وزن و توزیع وزن در کهکشان و خوشه های ستاره ای را اندازه گیری کنند .
اما شما نمی توانید چیزی مانند یک کهکشان را با روش های معمول اندازه گیری کنید.پس شما بایستی
روش های دیگری را برای این کار پیدا کنید. یک روش اندازه گیری شدت نور(light intensity )یا
درخشندگی(luminosity ) است،درخشندگی متناسب با جرم ستاره است.(درخشندگی بیشتر مساوی جرم بیشتر). با استفاده از درخشندگی ما می دانیم که 15 میلیارد درخشندگی خورشیدی (معادل جرم خورشید)
بین مدار خورشید و مرکزراه شیری وجود دارد.
راه دیگر محاسبه جرم بالا (در حد کهکشان)،چرخش صفحه ی کهکشان است. تصور کنید که کهکشان در مانند یک cd یا چرخ و فلک در حال چرخیدن است و شما در حال نگاه کردن به ان از لبه (پهلو)هستید.
در کهکشان ستاره ها در فاصله های متفاوتی از مرکز قرار دارند. بعضی از این ستاره ها در حال دور شدن از ما و بعضی دیگر در حال نزدیک شدن به ما هستند. ما می توانیم سرعت و جهت هر ستاره در حال حرکت را به وسیله ی اندازه گیری نور انها با استفاده از اثر دوپلر اندازه گیری کنیم . در نتیجه ما می توانیم نموداری از سرعت ستاره ها در فاصله های مختلف از مرکز کهکشان داشته تهیه کنیم و با استفاده از ان یک منحنی چرخش کهکشانی داشته باشیم.
منحنی چرخش اطلاعاتی درباره ی چگونگی توزیع جرم در کهکشان به ما می دهد. اگر کهکشان شبیه به منظومه شمسی خودمان باشد که بیشتر جرم ان در مرکز متمرکز شده است،نیروی گرانشی با کاهش فاصله از مرکز بیشتر شده و با افزایش فاصله کمتر می شود. بنابراین اشیاء نزدیک به مرکز با سرعت بیشتری نسبت به اشیاء دور حرکت می کنند. بنابراین ما انتظار داریم که ستاره های نزدیک به مرکز
کهکشان سرعت چرخشی (دورانی) بیشتری از ستاره های دورتر داشته باشند و منحنی چرخش با افزایش فاصله رو به کاهش بگذارد. اما دانشمندان کشف کرده اند که همه چیز همان طور که انها انتظار داشته اند پیش نمی رود.
ادامه دارد....