بیگ بنگ: ماده ی تاریک چندین سال است که در جهان دانش آشوب به پا کرده، ولی گویا بسیار پیش‌ از آن، کهکشان راه شیری را برآشفته کرده است! بر پایه ی پژوهشی تازه، احتمالا ماده ی تاریک مسئول پدید آمدن موج هایی است که در لبه ی بیرونی کهکشان راه شیری دیده شده اند.

به گفته ی دانشمندان این چین و شکن ها هنگامی پدید آمدند که یک کهکشان کوتوله ی دربردارنده ی ماده ی تاریک، به سرعت از کنار راه شیری گذشت. ردهایی که از این لرزه های کهکشانی در راه شیری به جا مانده می تواند یک روش تازه برای بررسی ماده ی تاریک فراهم کند. مدلی از این برهم کنش را می توانید در ویدیوی زیر که هفته ی پیش منتشر شد ببینید.

سوکانیا چاکرابارتی از بنیاد فناوری روچستر می گوید: «یکی از مسایل بنیادی در کیهان شناسی نوین، شناخت و توصیف ویژگی های ماده ی تاریک است. این یافته ی تازه یک راهکار پیش پای ما می گذارد.» چاکرابارتی این سخنان را در گفتگوی رسانه ای پنجشنبه ۷ ژانویه، در ۲۲۷مین همایش سالانه ی انجمن اخترشناسی آمریکا در کیسیمی فلوریدا بیان کرد.

چاکرابارتی و گروهش تلاش کردند تا با بهره از موج های لبه ی کهکشان راه شیری، جرم کهکشانِ پر از ماده ی تاریکی که این موج ها را پدید آورده بوده را اندازه بگیرند. چنان چه وی در نشست رسانه ای گفته، بررسی “لرزه های” کهکشان کوچک و اجرامی که آنها را پدید می آورند به نام “لرزه شناسی کهکشانی” (galactoseismology) خوانده می شود. چاکرابارتی گفت: «همان گونه که لرزه شناسان با بررسی زمین لرزه ها از ساختار درونی زمین نقشه بر می دارند، ما هم باید بتوانیم با بررسی آشفتگی های دیده شده در قرص های کهکشانی، مواد نادیدنی کهکشان ها را نقشه برداری کرده و محتوای ماده ی تاریکشان را بکاویم.»

گذر سریع

ماده ی تاریک بیشتر ماده ی ناشناخته ی موجود در کیهان را تشکیل داده است، اما هنوز دانشمندان نتوانسته اند این جوهره ی رازگونه را به طور مستقیم آشکار کنند. دانشمندان ناچارند برای بررسی آن به روش های نامستقیم روی آورده و بر شیوه ی برهم کنش گرانشی آن با دیگر اجرام تکیه کنند. موج های درون کهکشان راه شیری که توسط آن کهکشان کوتوله پدید آمده شاید بتواند به عنوان ابزاری ارزشمند برای بهبود بخشیدن به سنجش های این ماده ی نادیده به کار رود.

چندین توده ی کوچک ستاره ای که به نام کهکشان های کوتوله شناخته می شوند، کهکشان راه شیری را در بر گرفته اند. کهکشان های کوتوله هم مانند کهکشان های بزرگ ماده ی تاریک در خود دارند. چاکرابارتی آن ها را “پُر-ماده ی تاریک ترین اجرام کیهان” می نامد. حدود یک دهه پیش، چاکرابارتی بر آن شد تا تعیین کند یک کهکشان کوتوله چه جرمی باید داشته باشد تا بتواند موج های رازگونه ای که آن زمان تازه در لبه ی کهکشان راه شیری دیده شده بود را پدید آورد. وی برآورد کرد که کهکشان کوتوله باید حدود ۳۰۰ هزار سال نوری از مرکز کهکشان دورتر باشد، و بنابراین شروع به جستجوی گروهی از ستارگان در مسیری روی صفحه ی کهکشان کرد که با پیش بینی های او و همکارانش سازگار باشند.

چاکرابارتی می گوید: «یافتن کهکشان کوتوله ی x کار پُرچالشی بود زیرا می بایست در راستای صفحه ی کهکشان راه شیری به دنبالش می گشتیم، جایی که ابرهای تیره و مات غبار، رصد در طیف دیدنی (مریی) را دشوار کرده بود.» آنان در منطقه ی مورد جستجو چهار جرم درخشان از گونه ی “متغیرهای قیفاووسی” یافتند، اجرامی که درخشش آن ها به عنوان استانداردی برای اندازه گیری فاصله های کیهانی به کار می رود.

این دانشمندان با بهره از رصدخانه ی جمینی، تلسکوپ ماژلان و طیف نگار میدان گسترده (WiFeS) در استرالیا نه تنها فاصله ی جرمی که گمان می رفت موج های کهکشان کار او بوده را اندازه گرفتند، بلکه توانستند سرعتش را هم برآورد کنند. این جرم اکنون به نام کهکشان کوتوله ی گونیا شناخته می شود زیرا در راستای صورت فلکی جنوبی گونیا جای دارد. چاکرابارتی گفت: «ما تعیین کردیم که این ستارگان دارند با سرعتی نزدیک به ۷۲۵ هزار کیلومتر بر ساعت از کهکشان ما دور می شوند.»

این در حالیست که سرعت ستارگان درون قرص کهکشان راه شیری تنها به ۱۶۰۰۰ کیلومتر بر ساعت می رسد. چاکرابارتی می گوید: «این ستارگان قیفاووسی به احتمال بسیار نشانگر همان کهکشان کوتوله ی پیش بینی شده هستند. آن ها ستارگان کهکشان خودمان نیستند زیرا راه شیری در فاصله ی ۴۹۰۰۰ سال نوری به پایان می رسد. یافتن این متغیرهای قیفاووسی کارآمد بودن ترفند ما برای شناسایی جایگاه آن کهکشان پر از ماده ی تاریک را نشان می دهد و شاید سرانجام به ما در شناخت سرشت ماده ی تاریک نیز کمک کند. این ترفند همچنین نشان می دهد که نظریه ی گرانش نیوتن می تواند برای دوردست های یک کهکشان کارآمد باشد.»

نقشه برداری از جرم پنهان

بیشتر کهکشان های کوتوله ی نزدیک به گرد کهکشان راه شیری می چرخند ولی کهکشان کوتوله ی گونیا دارد از آن دور می شود. با گذشتن سریع کهکشان گونیا از کنار راه شیری، جرم هنگفت آن لبه ی بیرونی کهکشان ما را برآشفت و موج هایی پدید آورد که با گذشت زمان پراکنده شدند. این موج ها نشان دهنده ی گذر تازه ی یک کهکشان کوتوله اند نه برهم کنش با کهکشان های نزدیک، زیرا اگر در پی برهم کنش با کهکشان های دیگر پدید آمده بودند، با گذشت زمان هموار می شدند.

راه شیری تنها کهکشانی نیست که موج های شگفت آوری در لبه هایش دارد. کهکشان گرداب یا ام۵۱ هم دارای آشفتگی های مارپیچی بزرگی در قرصش است. به گفته ی چاکرابارتی، بسیاری از حدود ۴۰ کهکشانی که از اتم های هیدروژنشان نقشه برداری شده -جایی که موج ها در آن نمایانند- دارای آشفتگی هایی بوده اند. بررسی موج ها در این کهکشان ها با بهره از همان روش هایی که برای راه شیری به کار رفت می تواند به شناسایی کهکشان های ماهواره ایِ نزدیک و پیشتر دیده نشده ی راه شیری، و همچنین شناسایی کهکشان های ماهواره ایِ دیگر کهکشان های بزرگ کمک کند. چاکرابارتی می گوید: «ما باید بتوانیم از مواد نادیده ی کهکشان ها که همان ماده ی تاریکشان است با بهره از آشفتگی هایی که در قرص های کهکشانی دیده می شود نقشه برداری کنیم.»

اگر این نظریه درست باشد، کهکشان کوتوله و نویافته ی گونیا شاید نخستین مورد از چندین کهکشانی باشد که محتوای ماده ی تاریکشان از روی برهمکنش هایی که با همسایگانشان داشته اند اندازه گیری می شود. چاکرابارتی می گوید: «من امیدوارم که این نخستین نمونه از زمینه ی تازه ای به نام لرزه شناسی کهکشانی باشد.»جزییات پژوهش وی در نشریه ی Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: space.com / برگردان: ۱star-7skies