بیگ بنگ: هیچکس دقیقا نمیداند “ماده تاریک” چیست، اما دانشمندان از اثرات گرانشی موجود بر روی اجسام مرئی، مثل ستارهها و کهکشانها، به وجود آن پی بردهاند. اما به نظر میرسد در یک کهکشان، “ماده تاریک” گمشده است.
به گزارش بیگ بنگ، وقتی دانشمندان با تلسکوپ هابل به سمت کهکشان کروی NGC 1052-DF2 یا DF2 نشانه گرفتند با این معما مواجه شدند که به نظر فاقد “ماده تاریک” است. این کهکشان ساکن فضای بین کهکشانی است و نزدیکترین چیز به «هیچ» است، اما همچنان چیزی است که وجود دارد. این کهکشان از نظر فیزیکی بزرگتر از کهکشان راه شیری است، اما ازدحام ستارگان آن به قدری کم است که هابل میتواند از میان آنها، تعداد بیشماری کهکشان پسزمینه را رصد نماید.
معمای DF2 فقدان “ماده تاریک” است. کهکشانها تا حدی از ماده مرئی – ستارهها و گازها – تشکیل شدهاند. اما بخش عمدهای از ترکیببندی کهکشانها از “ماده تاریک” تشکیل شده، چسبی نامرئی که مانع فرار ستارهها از کهکشان میشود.
از آنجایی که این کهکشان بیضرر، تئوریهای مرسوم در مورد چگونگی کنار هم قرار گرفتن کهکشانها را به چالش میکشد، وقتی برای اولینبار اعلام شد که کیهان دارای چنین قانونشکنی است، اخترشناسان نسبت به چنین چیزی تردید داشتند. به هر حال، کل کیهان بر روی داربست نامرئی “ماده تاریک” ساخته شده است.
محققان برای بررسی مجدد نتیجهگیری خود، از هابل کمک گرفتند تا فاصله ما با این کهکشان را بدست بیاورند. اگر DF2 نزدیکتر از چیزی بود که محققان فکر میکردند، معمای “ماده تاریک” از بین میرود. آنها در واقع دریافتند که این کهکشان کمی دورتر از اندازهگیری اولیه است. به گفته دانشمندان این اندازهگیری جدید به آنها کمک میکند تا تأیید کنند که “ماده تاریک” واقعاً در این کهکشان عجیب و غریب وجود ندارد. آنها میگویند که اکنون این بر عهدهی نظریهپردازان است تا دلیل آن را بیابند.
وقتی اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ هابل یک کهکشان عجیب و غریب را کشف کردند که به نظر میرسید “ماده تاریک” زیادی ندارد، برخی تصور کردند که باور این یافته سخت است و به دنبال توضیح سادهتر بودند. به هر حال ماده تاریک، چسب نامرئی است که بخش عمدهای از ماده جهان را تشکیل میدهد. به نظر میرسد که همه کهکشانها تحت سلطه آن هستند. در واقع، تصور میشود که کهکشانها در داخل هالههای عظیم “ماده تاریک” شکل میگیرند.
بنابراین، یافتن کهکشانی فاقد ماده تاریک ادعایی خارقالعاده است که خرد متعارف را به چالش میکشد. این پتانسیل میتواند نظریههای مربوط به شکلگیری و تکامل کهکشانها را برهم بزند.
تیمی از دانشمندان به سرپرستی “پیتر ون داکوم” از دانشگاه ییل در نیوهیون – کانکتیکات، برای تقویت یافتهی خود، که نخستینبار در سال ۲۰۱۸ گزارش شد، مطالعهی اولیهشان را با نگاه قویتر هابل به کهکشانی که NGC 1052-DF2 نام دارد دنبال کردند. دانشمندان از آن به عنوان DF2 یاد میکنند.
“ون داکوم” گفت: «ما با مشاهدات اولیهی هابل از این کهکشان در سال ۲۰۱۸ شروع کردیم. من فکر میکنم مردم حق داشتند که آن را زیر سوال ببرند زیرا این یک نتیجه غیرعادی است. اگر یک توضیح ساده مثل فاصلهی اشتباه وجود داشت. اما فکر میکنم اگر کهکشانی عجیب و غریب باشد، سرگرمکنندهتر و جالبتر است.»
تعیین میزان “ماده تاریک” کهکشان به اندازهگیری دقیق فاصلهی آن تا زمین بستگی دارد. اگر DF2 همانطور که تیم “ون داکوم” ادعا میکند از زمین فاصله داشته باشد، محتوای “ماده تاریک” کهکشان ممکن است تنها چند درصد باشد. نتیجهگیری محققان بر اساس حرکت ستارگان در کهکشان است، بنابراین سرعت آنها تحت تاثیر کشش گرانشی قرار دارد. محققان دریافتند که تعداد ستارههای مشاهده شده، مجموع جرم کهکشان را تشکیل میدهد و فضای زیادی برای “ماده تاریک” باقی نمیماند.
با این حال، همانطور که برخی از اخترشناسان ادعا میکنند، اگر DF2 به زمین نزدیکتر بود، ذاتاً کم نورتر و کم جرمتر بود. بنابراین، کهکشان به “ماده تاریک” نیاز دارد تا اثرات مشاهده شدۀ کل جرم را توضیح دهد.
یک معیار بهتر
“زیلی شن” عضو تیم، از دانشگاه ییل، میگوید که مشاهدات جدید هابل به آنها کمک میکند تا تأیید کنند که DF2 نه تنها از زمین دورتر از آن چیزی است که برخی اخترشناسان پیشنهاد میکنند، بلکه کمی دورتر از تخمینهای اولیهی محققان است.
طبق برآورد جدید، فاصلهی DF2 حدود ۷۲ میلیون سال نوری است، در مقابل ۴۲ میلیون سال نوری که توسط تیمهای مستقل دیگر گزارش شده است. این برآورد، کهکشان را دورتر از فاصلهی ۶۵ میلیون سال نوری قرار میدهد که در سال ۲۰۱۸ توسط هابل برآورد شد.
دانشمندان نتیجهی جدید خود را بر مبنای نوردهی طولانی با دوربین پیشرفتهی هابل برای کاوشها (پیمایش) ارائه دادند، که نمای عمیقتری از کهکشان را نشان میدهد تا معیار قابل اعتمادی برای کاهش فاصله پیدا کند. آنها ستارگان غول سرخ کهن را در حومه کهکشان هدف قرار دادند که همگی در صورت تکامل به اوج درخشندگی خود میرسند. اخترشناسان میتوانند از روشنایی ذاتی ستارگان برای محاسبهی فواصل بین کهکشانی استفاده کنند. “شن” گفت: «مطالعهی درخشانترین غولهای سرخ یک نشانگر فاصلهی ثابت برای کهکشانهای نزدیک است.»
اندازهگیریهای دقیقتر هابل نتیجهگیری اولیهی محققان در مورد کهکشانی «فاقد ماده تاریک» را نشان میدهد. بنابراین معمای اینکه چرا DF2 بیشتر “ماده تاریک” خود را از دست داده است، هنوز پابرجاست.
“ون داکوم” توضیح داد: «تقریباً هر کهکشانی که به آن نگاه میکنیم، نمیتوانیم بیشتر جرم آن را ببینیم زیرا “ماده تاریک” نامرئی در آن وجود دارد. آنچه میبینید فقط نوک کوه یخ است. اما در این مورد، آنچه میبینید همان چیزی است که وجود دارد. هابل واقعاً همه چیز را نشان میدهد. این فقط نوک کوه یخ نیست، بلکه کل کوه یخ است.» جزئیات بیشتر این پژوهش در The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
ترجمه: سحر اللهوردی/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: scitechdaily.com
جهان قابل مشاهده ما با اینکه بیش از ۹۳ میلیارد سال نوری قطر داره و حدود ۲ تریلیون ( ۲۰۰۰ میلیارد ) کهکشان در خودش جای داده ، ولی با این وجود باز هم در برابر عظمت کائنات : همچون قطره ای کوچک در دل اقیانوسی بزرگ است