یکی از متراکم‌­ترین خوشه­‌های کهکشانی کشف شد

بیگ بنگ: یک تحقیق جدید، مدل­‌های فعلی شکل­‌گیری ساختار بزرگ مقیاس در جهان را بررسی کرده است. این تحقیق براساس داده‌های بدست آمده از “تلسکوپ بزرگ جزایر قناری”(IAC) و تیم نویسندگان آنها انجام شده است.

oneofthedensبه گزارش بیگ بنگ، ساختار جهان را می­توان با یک اسفنج مقایسه کرد که اغلب بعنوان تار کیهانی شناخته می ­شود. ماده در امتداد رشته­‌هایی متمرکز شده که از روی همدیگر عبور کرده‌­اند. نواحی که بیشترین تجمع ماده را دارند در حال شکل­‌گیری و در دیگر مکان­‌ها که این تجمع بسیار کم است، هیچ ناحیه­‌ای به وجود نمی­ آید. در متراکم‌­ترین نقاط، گروه‌­های کهکشانی با همدیگر خوشه­‌ها را تشکیل می­ دهند. این سیستم­‌ها، که می­توانند شامل هزاران کهکشان باشند، از پرجرم‌­ترین ساختارهای موجود در جهان را تشکیل می دهند.

مطالعه­ تار کیهانی یکی از چالش‌­های فعلی در اخترفیزیک است. خواص اجزای اصلی ماده در این مقیاس به خوبی شناخته شده نبوده، از این­رو ما از اصطلاحاتی مانند “ماده تاریک” و “انرژی تاریک” استفاده می­کنیم. ماده تاریک حدود ٢٠ درصد از جرم جهان را تشکیل می­دهد و این چیزی است که ساختارها را توسط گرانشش حفظ می کند – آن همانند یک چسب عمل می­کند.  از سوی دیگر، انرژی تاریک ٧۵ درصد از جهان را تشکیل می­دهد که با انبساط جهان ارتباط دارد. ماده “معمولی”، کهکشان­ها با ستارگان، گاز و غبار، تقریباً ۵ درصد از جرم جهان را تشکیل می­دهند، اما نقش مهمی در ردیابی نیروها و خواص ماده تاریک و انرژی تاریک ایفا می­ کند.

یک تیم بین­‌المللی به سرپرستی “مائورو سرنو” از دانشگاه بولونیا(ایتالیا)، با مشارکت محققان دیگر به مطالعۀ یکی از متراکم­‌ترین خوشه­‌های کهکشانی در جهان پرداخت. در این تحقیق برای اولین‌بار، نواحی بیرونی خوشه کهکشان PSZ2 G099.86 + 58.45 خارج از شعاع ٩٠ میلیون سال نوری و در ناحیه­‌ای که توزیع ماده پیش از آن شناخته شده نبود، مورد بررسی قرار گرفتند.

محیط خوشه­‌های کهکشانی شامل ساختارهایی همچون رشته­‌ها و دیگر خوشه­‌های همسایه و موادی است که به سمت خوشه مرکزی پرجرم‌­تر سقوط می­ کنند. “مائورو سرنو” پژوهشگر اصلی گفت: «این مطالعه نشان می­دهد که چگالی ماده در اطراف خوشه‌­ای که مورد مطالعه قرار گرفته است تا ۶ برابر بیشتر از حد انتظار است.» علاوه بر این، محققان کشف کرده­‌اند که مکانیزم­‌هایی که سبب یک­پارچه شدن جرم می ­شوند، می­توانند تراکم بسیار بالایی را حتی در فواصل بزرگتری از این خوشه­‌های کهکشانی ایجاد کنند.

این کار بر اساس اثر “همگرایی گرانشی” است و زمانی اتفاق می­ افتد که جرم یک خوشه و مواد اطراف آن، نور رسیده از کهکشان­‌های بسیار دور را خم کرده و تصاویر کهکشان­‌های پس­ زمینه را تغییر می­ دهند. جسم متراکم‌­تر و با تمرکز بیشتر بعنوان یک لنز عمل می­ کند، و سبب تغییرشکل بیشتر کهکشان­‌های پس ­زمینه می­ شود. مطالعه آماری تغییرشکل­‌ها برای بیش از ١۵٠ هزار کهکشان پس­ زمینه از طریق آنچه اثر “لنز ضعیف” نامیده می­ شود و با استفاده از تصاویر عمیق بدست آمده با CFHT این تیم را قادر به پیدا کردن توزیع، جرم و تراکم در اطراف خوشه PSZ2 G099.86+58.45 کرده است. نتایج نشان می­دهد که این خوشه یک استثناء نادر است که با مدل‌های شکل­‌گیری ساختار جهان مطابقت ندارد. این بدان معنی است که مکانیزم­‌هایی باید برای یک­پارچه‌­سازی ماده وجود داشته باشند که از مکانیزم­‌هایی که می­ شناسیم بسیار کارآمدتر هستند.

اگرچه مدل­‌ها، در نواحی درونی خوشه­‌های کهکشانی و در فاصله‌­ای به اندازه ١۵ تا ٢٠ میلیون سال نوری با چگالی ماده مورد انتظار تطابق خوبی دارند، اما در مناطق بیرونی، مدل­‌ها به یک جزء اضافی نیازمندند تا با داده‌­های مشاهده شده سازگار باشند. رافائل بارنا، پژوهشگر IAC، و یکی از نویسندگان مقاله گفت: «این جزء از جرم کاملاً ناشناخته است و شبیه‌­سازی­‌های عددی خوشه‌­های کهکشانی آن را پیش‌­بینی نمی­ کنند. بنابراین با شواهد مشاهداتی برای مقادیر زیادی از ماده که انتظار یافتن آن را نداشتیم، مواجه هستیم.»

سهم گروه IAC در این مقاله، مشاهدات طیفی نمونه­‌ای از کهکشان­‌ها که بخشی از خوشه PSZ2 G099.86 + 58.45 را تشکیل می­ دهند، می­باشد. این مشاهدات با استفاده از طیف­ گرافی چند منظوره OSIRIS بر روی تلسکوپ بزرگ جزایر قناری در رصدخانه گارفیا، لاس­پالماس، انجام شده است. با اندازه­‌گیری سرعت حرکت کهکشان‌ها در خوشه، امکان اندازه‌­گیری جرم کل خوشه وجود دارد.

این معادل اندازه‌­گیری جرم خورشید با استفاده از سرعت سیارات در مدارهایشان است. با استفاده از این روش، دانشمندان توانستند جرم کل خوشه را اندازه‌­گیری کنند. نتایج نشان می­ دهد که PSZ2 G099.86 + 58.45 یک خوشه عظیم و متراکم از کهکشان­‌ها است و اثرات میدان گرانشی بسیار قدرتمند آن به فواصل بسیار دورتر از مرکزش گسترش یافته و بسیار بیشتر از آن چیزی است که مدل­‌ها پیش‌­بینی کرده‌­اند.

آلینا استربلیانسکا، پژوهشگر IAC، یکی از نویسندگان این مقاله می­گوید: «ما مطالعه‌­ای را انجام داده‌­ایم که دری به نواحی از جهان – مرز بین خوشه­‌های کهکشانی – که تاکنون بطور کافی مورد کشف و بررسی قرار نگرفته­‌ است، باز می­ کند.» آنتونیو فراگامو، پژوهشگر IAC نتیجه می­گیرد:«این ناحیه­‌ای است که می­تواند اطلاعات زیادی همچون، نحوه شکل­‌گیری و چگونگی تکامل این ساختارهای عظیم در جهان را در هنگام مطالعه این سیستم­‌ها به ما بدهد. با این مطالعه ما گام کوچک دیگری برای شناخت ماده تاریک و نحوه توزیع آن در تار کیهانی جهان برداشته‌­ایم.» جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Nature Astronomy منتشر شده است.

ترجمه: سوران زوراسنا/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: Phys.org

(11 نفر , میانگین : 4٫64 از 5)
لینک کوتاه مقاله : https://bigbangpage.com/?p=77502
تحریریه‌ی بیگ بنگ

تحریریه‌ی بیگ بنگ

وب سایت بیگ بنگ یک سایت علمی، تحقیقاتی میباشد که توسط تعدادی از علاقمندان به علم و دانش اداره می شود. این سایت از اواخر سال 1391 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.