«جریانها»ی ستارهای به بینشهای جدید در مورد ماده تاریک کمک میکنند!!
یک مطالعه جدید، با استفاده از نقشهای از دوازده «جریان» ستارهای که در هاله کهکشان ما در حال چرخش هستند، دانشمندان را یک قدم به درک ماده تاریک نزدیکتر کرده است.
کیهان شناس دانشگاه تورنتو، تینگ لی و همکارانش در حال شروع به نقشهبرداری از جرم نامرئی کهکشان راه شیری با وضوح بالاتر از همیشه با استفاده از جریانهای ستارهای هستند – کهکشانهای کوچک و نابود شده و خوشههای ستارهای که بیش از حد به گرانش عظیم کهکشان ما، راه شیری نزدیک شدهاند.
لی در مورد اجرام مانند ابر ماژلانی بزرگ که در “چاه” گرانشی یا حوزه نفوذ کهکشان ما قرار دارند، گفت: “کهکشان راه شیری ما همراهان زیادی به این شکل دارد.” او توضیح داد که در حالی که ما میتوانیم بسیاری از این همراهان کهکشانی را در آسمان ببینیم، در طول تاریخ طولانی کیهان خود، تعدادی از آنها پس از نزدیک شدن به کهکشان راه شیری از هم جدا شدند. “بنابراین برخی از اینها، بر اثر جاذبه ما از هم جدا میشوند.”
بقایای غبار و گاز به جا مانده از این جریانهای ستارهای احتمالاً راهی را برای درک بهتر مکان ماده تاریک در کهکشان راه شیری نشان میدهد، اصطلاحی که ستارهشناسان برای توصیف ویژگی نادیده فضا استفاده میکنند که مسئول بیشتر ماده کیهانی است.
این تصویر پسزمینه ستارگان کهکشان راه شیری را از ماموریت گایا آژانس فضایی اروپا نشان میدهد. تلسکوپ AAT تلسکوپی در نیمکره جنوبی است، بنابراین تنها جریانهایی در آسمان جنوبی توسط S5 مشاهده میشوند.(تینگ لی، همکاری S5 و آژانس فضایی اروپا)
ماده تاریک با تلسکوپهای معمولی قابل مشاهده نیست، زیرا هیچ تشعشعی را که بتوانیم تشخیص دهیم از خود ساطع نمیکند. اما ما میتوانیم تأثیر ماده تاریک را از طریق تأثیرات گرانشی مانند “عدسی” مشاهده کنیم. عدسیسازی موقتاً زمانی اتفاق میافتد که نور کهکشانهای دوردست به سمت دید ما کشیده میشود، زیرا یک جسم عظیم و نزدیکتر، مانند یک ستاره بزرگ، در مقابل کهکشان از دید زمین حرکت میکند.
اکنون تیم لی پیشنهاد میکند که برای کهکشان راه شیری، میتوانیم از جریانهای ستارهای استفاده کنیم تا بهتر بفهمیم ماده تاریک در کجای همسایگی ما کمین کرده است. او هشدار میدهد که ما قدرت تشخیص این جریانها را در کهکشانهای دور نداریم. اما شاید بتوانیم براساس مشاهدات نزدیک خود از کهکشان راه شیری، پیشبینیهایی درباره مکان ماده تاریک در کهکشانهای دیگر انجام دهیم.
لی توضیح داد: «ماده تاریک مانند درخت کریسمس در یک شب تاریک است. ما درخت را نمیبینیم، اما چراغهای درخت را میبینیم. شبیه این است که ما جریانهای [ستارهای] را میبینیم. جریان در حال پیچیدن به دور کهکشان است و این امر به ما اجازه میدهد تا وزن کهکشان را بسنجیم.»
برای تشبیه بیشتر، او گفت که هر چه نورهای بیشتری دور درخت کریسمس بپیچد، شکل درخت را بهتر درک میکنیم. به همین دلیل است که داشتن 12 جریان ستارهای بسیار ارزشمند است. نقشهبرداری این همه جریان به طور همزمان مکان ماده تاریک در کهکشان راه شیری را با وضوح بالاتر از همیشه به ما نشان میدهد.
ما همچنین فهمیدیم که جریانها از کجا آمدهاند. سرعت و “فلزیت” آنها (نسبت عناصر غیر از هیدروژن یا هلیوم) نشان میدهد که نیمی از جریانها از کهکشانهای کوتوله آمدهاند، در حالی که نیمی از گروههای ستاره ای به نام خوشههای کروی میآیند.
نویسندگان در نتایج خود گفتند که این مطالعه بیشتر بر درک ویژگیهای جریانها متمرکز است، اما با انجام کارهای بیشتر، اطلاعاتی در مطالعات آتی در مورد معنای این مطالعه برای درک ما از ماده تاریک ارائه خواهد شد.
با این حال، نویسندگان پس از مدلسازی و مطالعه بیشتر، به عواملی مانند سرعت و پراکندگی جریانها به عنوان محدودکننده بهتر خواص ماده تاریک اشاره میکنند. یک بحث کلیدی در جامعه این است که برای مثال، چه مقدار از ماده تاریک “سرد” (آهسته حرکت میکند) یا “گرم” (سریع حرکت میکند) است. این مطالعه بیشتر به «شکافها» و «پیچیدگیها» در جریانها بهعنوان کلیدی برای نشان دادن وجود ساختار ماده تاریک در منطقه اطراف کهکشان راه شیری اشاره میکند.
مطالعه لی بخشی از یک تلاش بینالمللی است که به جستجوی جریانهای ستارهای، به نام بررسی طیفسنجی جریان ستارهای جنوبی (S5) اختصاص دارد. این بررسی سرعت حرکت این ستارگان را با استفاده از تلسکوپ چهار متری انگلیسی-استرالیایی در استرالیا ترسیم کرد و حرکت 12 جریان ستاره ای را در یک مطالعه ثبت کرد. (در مقابل، مطالعات قبلی فقط بر یک مورد در یک زمان متمرکز بودند.)
کمک کلیدی دیگر در این بررسی، ماموریت گایا آژانس فضایی اروپا بود که حرکات و موقعیت ستارگان را با وضوح بالا ترسیم میکند.
تحقیقات همیشه در یک پیوستار انجام میشود و به همین دلیل لی گفت این مطالعه در نهایت بخشی از شبکهای از مشاهدات بر روی جریانهای ستارهای خواهد بود (با هر مطالعه به وضوح بیشتری در مورد مکان ماده تاریک در کهکشان ما دست مییابیم).
این تیم در واقع تا به امروز حدود 20 جریان را مشاهده کرده است که این مطالعه تنها 12 جریان را تا کنون نشان میدهد. لی به همکاریهای تلسکوپی دیگری که با S5 در حال انجام است، اشاره کرد که نتایج بیشتری را از طریق ترکیبهای مختلف مشاهدات آنها ایجاد میکند.
من فکر میکنم گام بعدی که در حال حاضر آماده میکنیم استفاده از همه [20] جریان برای محدود کردن توزیع ماده تاریک راه شیری است. امیدواریم که نتایج این مطالعه طی یک یا دو سال آینده منتشر شود.»
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Star “streams” help point to new insights on dark matter