کشف ساختاری عجیب در یک کهکشان دوردست؛ ردپای ستارهها راز ماده تاریک را فاش میکند؟
گروهی بینالمللی از اخترشناسان برای نخستینبار موفق به شناسایی یک دنباله ستارهای ناشی از یک خوشه کروی در خارج از کهکشان راه شیری شدند، کشفی که نشان میدهد این ساختارهای بسیار کمنور میتوانند به ابزاری جدید برای بررسی و اندازهگیری ماده تاریک در کهکشانهای دیگر تبدیل شوند.
به گزارش گروه ترجمه خبرگزاری برنا به نقل از ساینس تک دیلی، یک نوار بسیار کمنور و کشیده از ستارگان که در پهنه یک کهکشان امتداد پیدا میکند میتواند اطلاعات ارزشمندی درباره تاریخچه تکامل آن کهکشان در خود حفظ کرده باشد. این ساختارها که دنبالههای ستارهای خوشههای کروی (Globular Cluster Stellar Streams) نام دارند علاوه بر ارائه سرنخهایی درباره چگونگی تحول کهکشانها میتوانند به اخترشناسان در مطالعه ماده تاریک نیز کمک کنند.
ماده تاریک نوعی ماده نامرئی است که مستقیما نور را جذب یا منتشر نمیکند، اما اثر گرانشی آن بر ستارگان و دیگر اجرام کیهانی قابل مشاهده است و بخش عمدهای از جرم جهان را تشکیل میدهد.
با این حال شناسایی دنبالههای ستارهای به دلیل کمنور بودن شدید آنها بسیار دشوار است. پیشرفت در گردآوری دادههای گسترده نجومی و توسعه روشهای جدید تحلیل داده در سالهای اخیر امکان شناسایی این ساختارهای ظریف را افزایش داده و آنها را به ابزاری ارزشمند برای ردیابی ماده تاریک و بررسی تحول کهکشانها تبدیل کرده است.
نخستین دنباله ستارهای خارج از راه شیری
جولی کیل هولم دانشجوی دکتری موسسه نیلز بور سارا پیرسون دانشیار موسسه DTU Space و گروهی بینالمللی از پژوهشگران اکنون موفق به شناسایی یکی از این دنبالههای ستارهای در مکانی شدهاند که پیش از این هرگز چنین ساختاری در آن مشاهده نشده بود.
این کشف در کهکشانی خارج از راه شیری انجام شده و نخستین مورد ثبتشده از یک دنباله ستارهای خوشه کروی در خارج از کهکشان خودمان محسوب میشود.
هولم در توضیح این یافته گفت: ما یک دنباله ستارهای خوشه کروی را در کهکشانی دیگر کشف کردهایم. این نخستین بار است که چنین دنبالهای خارج از کهکشان راه شیری مشاهده میشود و همین موضوع این کشف را بسیار هیجانانگیز میکند.
دنبالهای ستارهای در دل یک کهکشان بسیار کمنور
شناسایی چنین ساختاری خارج از راه شیری بهمراتب دشوارتر از مشاهده آن در کهکشان خودمان است زیرا دنبالههای ستارهای نور بسیار اندکی تولید میکنند. در این مطالعه پژوهشگران این دنباله را درون یک کهکشان فوقپراکنده (Ultra-Diffuse Galaxy) شناسایی کردند، نوعی از کهکشانها که خودشان نیز به دلیل روشنایی بسیار پایین، شناسایی و مطالعه دشواری دارند؛ بنابراین ترکیب یک دنباله ستارهای بسیار کمنور با یک کهکشان فوقپراکنده این کشف را به رویدادی کمسابقه تبدیل کرده است.
پیرسون گفت این کشف چشماندازهای کاملا جدیدی را پیش روی اخترشناسان قرار میدهد و افزود: اکنون میتوان جستوجوی دنبالههای ستارهای خوشههای کروی را در کهکشانهای دیگر نیز آغاز کرد و در بلندمدت حتی میزان ماده تاریک موجود در کهکشانهای فوقپراکنده بیشتری را اندازهگیری کرد.
استفاده از دنباله ستارهای برای اندازهگیری ماده تاریک
اهمیت این مطالعه تنها به کشف یک ساختار جدید محدود نمیشود. پژوهشگران برای نخستین بار نشان دادهاند که میتوان از دنبالههای ستارهای خوشههای کروی برای اندازهگیری ماده تاریک در کهکشانهایی خارج از راه شیری استفاده کرد.
تعیین میزان و نحوه توزیع ماده تاریک در کهکشانهای دوردست یکی از چالشهای مهم اخترشناسی است. از آنجا که ماده تاریک مستقیما قابل مشاهده نیست، دانشمندان معمولا باید اثرات گرانشی آن بر اجرام مرئی را بررسی کنند.
دنبالههای ستارهای میتوانند در این زمینه نقش یک ردیاب گرانشی را ایفا کنند. شکل، مسیر و نحوه پراکندگی ستارگان در این ساختارها تحت تاثیر میدان گرانشی کهکشان قرار دارد و از طریق مطالعه این ویژگیها میتوان به اطلاعاتی درباره جرم و توزیع ماده تاریک دست یافت.
هولم میگوید این پژوهش نشان میدهد ابزاری که پیش از این بهطور تثبیتشده برای مطالعه راه شیری استفاده میشد اکنون میتواند برای شناخت سایر کهکشانها نیز به کار گرفته شود؛ کهکشانهایی که اندازهگیری توزیع ماده تاریک در آنها تاکنون بسیار دشوار بوده است.
کهکشان UGC۹۰۵۰-Dw۱ سرشار از ماده تاریک
پژوهشگران در این مطالعه بر کهکشان فوقپراکنده UGC۹۰۵۰-Dw۱ تمرکز کردند. آنها با استفاده از دنباله ستارهای شناساییشده توزیع جرم در این کهکشان و همچنین میزان کلی جرم آن را برآورد کردند.
نتایج نشان میدهد که UGC۹۰۵۰-Dw۱ دارای مقدار قابلتوجهی ماده تاریک است؛ نتیجهای که با انتظارات و یافتههای مطالعات پیشین درباره این کهکشانهای فوقپراکنده سازگار است.
هولم تاکید کرد که نتایج جدید با مطالعات قبلی درباره ماده تاریک در این کهکشان مطابقت دارد، اما تفاوت مهم این است که این بار پژوهشگران از یک ابزار کاملا جدید برای انجام این اندازهگیری استفاده کردهاند. این ابزار نشان میدهد روش مطالعه دنبالههای ستارهای فقط به راه شیری محدود نیست و میتواند در خارج از کهکشان ما نیز کاربرد داشته باشد.
راهی برای مطالعه ماده تاریک در کهکشانهای بیشتر
اگرچه پژوهش حاضر تنها یک کهکشان را بررسی کرده است اما روش جدید میتواند در آینده امکان مقایسه ماده تاریک در طیف گستردهای از کهکشانها را فراهم کند.
تا پیش از این اطلاعاتی که اخترشناسان از دنبالههای ستارهای خوشههای کروی برای مطالعه ماده تاریک به دست میآوردند عمدتا به کهکشان راه شیری محدود بود. اکنون شناسایی چنین ساختاری در یک کهکشان کاملا متفاوت میتواند این محدودیت را برطرف کند.
هولم میگوید: بینشهایی که پیش از این از دنبالههای ستارهای خوشههای کروی درباره ماده تاریک به دست آوردهایم، به یک کهکشان یعنی کهکشان خودمان محدود بوده است. توانایی مشاهده این دنبالهها در انواع کاملاً متفاوتی از کهکشانها، راه را برای دستیابی به درکی بسیار گستردهتر از رفتار ماده تاریک هموار میکند.
تلسکوپهای آینده جستوجو را گستردهتر میکنند
پژوهشگران انتظار دارند با آغاز فعالیتها و افزایش دادههای رصدخانههای فضایی جدید موارد بیشتری از این دنبالههای ستارهای شناسایی شود.
از جمله ابزارهایی که میتوانند در این زمینه نقش مهمی داشته باشند تلسکوپ فضایی اقلیدس (Euclid) و تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن (Nancy Grace Roman Space Telescope) هستند. این تلسکوپها با تواناییهای پیشرفته خود میتوانند امکان بررسی تعداد بسیار بیشتری از کهکشانهای کمنور و ساختارهای ظریف موجود در آنها را فراهم کنند.
در صورت شناسایی نمونههای بیشتری از دنبالههای ستارهای خوشههای کروی اخترشناسان میتوانند از این ساختارها برای مطالعه و مقایسه توزیع ماده تاریک در انواع مختلف کهکشانها استفاده کنند، موضوعی که میتواند درک دانشمندان از یکی از بزرگترین معماهای کیهان یعنی ماهیت و نحوه توزیع ماده تاریک را گسترش دهد.
این یافته در نشریه Nature منتشر شده است.
انتهای پیام/
