یک برخورد کیهانی ممکن است دو کهکشان بدون ماده تاریک ایجاد کرده باشد
اخترشناسان نقاط بین دو کهکشان عجیب و غریب را به هم متصل کردند و چیزی را کشف کردند که ممکن است رشتهای از مرواریدهای کهکشانی باشد که در یک برخورد کیهانی 8 بیلیون سال پیش ایجاد شدهاند.
یک گوی درخشان با نقاط کوچکتر از نورها در رنگهای مختلف در آن و اطراف آن در پس زمینه سیاه، هابل 40 مدار 90 دقیقهای را صرف ساخت این تصویر از NGC 1052-DF2، اولین کهکشان از کهکشانهای بدون ماده تاریکی کرد که کشف شده است.
پیتر ون داکوم و همکاران / طبیعت 2022
در سالهای 2018 و 2019، تیمی به رهبری پیتر ون داکوم (دانشگاه ییل) کشف دو کهکشان کوتوله (به نامهای DF2 و DF4) را گزارش کردند که به نظر میرسید فاقد ماده تاریک باشند. این اعلامیه اخترشناس را متحیر کرد، زیرا تصور میشود ماده تاریک کشش گرانشی مورد نیاز ماده معمولی برای تشکیل کهکشانها را فراهم میکند. به نظر نمیرسد کهکشانهای فاقد ماده تاریک از آن پیروی کنند.
بحثهای داغی آغاز شد، زیرا برخی دیگر پیشنهاد کردند که شاید فاصله کهکشانها به اشتباه اندازهگیری شده باشد. اما در میان جنجالها، چیزی که نسبتاً مورد توجه قرار نگرفت این بود که DF2 و DF4 واقعا چقدر شبیه هم هستند. آنها از نظر اندازه، درخشندگی، مورفولوژی و پراکندگی سرعت مشابه هستند و هر دو دارای جمعیت عجیبی از خوشههای کروی بسیار درخشان هستند. با فرض صحیح بودن فاصلهها، تصور میشود که آنها در همسایگی منطقه اطراف یک کهکشان بیضوی درخشان به نام NGC 1052 قرار دارند.
دوقلوها در یک برخورد کهکشانی به دنیا آمدند
در 19 می، تیم ون داکوم DF2 و DF4 پی بردند که ممکن است آنها دوقلوهایی باشند که از یک مادر کیهانی به دنیا آمدهاند؟ ون داکوم میگوید: «من با این فرض شروع کردم که بعید است این کهکشانها هیچ ارتباطی با یکدیگر نداشته باشند. آنها هر دو در جهان منحصر به فرد هستند، به جز دوقلوهایشان که اتفاقاً در یک گروه زندگی میکنند.
در اوایل تجزیه و تحلیل، محققان دو کهکشان را در حال فرار از یکدیگر با سرعت بالا ارزیابی کردند. این تیم با استفاده از موقعیتها و سن تخمینی DF2، موقعیتهای خود را در زمان گذشته و به یک مبدا مشترک ردیابی کردند. سپس، با در نظر گرفتن ویژگیهای عجیب کهکشانها، تیم براساس شبیهسازیهای رایانهای قبلی، سناریویی برای شکلگیری آنها ساخت.
نموداری که نشان میدهد چگونه یک رویداد واحد میتواند کهکشانهایی با کمبود ماده تاریک را ایجاد کند. یک کهکشان غنی از گاز در حال سقوط در مداری نامحدود (پیشساز 1) با کهکشان اقماری NGC 1052 (پیشساز 2) برخورد میکند و دو باقیمانده تاریک (احتمالاً RCP 32 و DF7)، DF2 و DF4 و سه تا هفت کهکشان بدون ماده تاریک دیگر باقی میماند.
- van Dokkum (Yale University)
در این سناریو، یک کهکشان اقماری NGC 1052 حدود 8 بیلیون سال پیش با کهکشان دیگری برخورد کرد. ستارگان و ماده تاریک درگیر از کنار یکدیگر می لغزیدند و توسط گرانش فقط به صورت ضعیف برهم کنش میکردند. اما این برخورد با سرعت بالا باعث فشرده شدن و کاهش سرعت گاز کهکشانها شد.
ون دوکوم توضیح میدهد: «گاز بهصورت دستهای کامل از تودههایی که پس از آن، تحت گرانش خود فرو ریختند و کهکشانهای جدید بدون ماده تاریک را تشکیل دادند و ماده تاریک گم شد.» کهکشانهای دیگر فاقد ماده تاریک در مجاورت آن قابل مشاهده هستند و خطی بین DF2 و DF4 مانند رشتهای از مروارید تشکیل میدهند و بقایای این دو کهکشان تحت سلطه ماده تاریک کجاست؟ ممکن است در انتهای رشته قرار داشته باشد.
این تیم فهرست کهکشانهای اطراف NGC 1052 را جستوجو کرد و 11 کهکشان را مطابق پیشبینیشده، از جمله DF2 و DF4 پیدا کرد که فراتر از DF2 و DF4، دو کهکشان عجیب و غریب قرار دارند: RCP 32 و DF7. اینها میتوانند آثار گمشده برخورد اصلی باشند.
تصویری از دایرههای نورانی کوچک در برابر پسزمینهای سیاه از منطقه NGC 1052، که 11 کهکشان را مشخص میکند که رشتهای از مرواریدهای کهکشانی را تشکیل میدهند که ممکن است پس از یک برخورد منفرد در حدود 8 بیلیون سال پیش شکل گرفته باشند. همچنین مشخص شده است DF9، کهکشانی که به نظر میرسد در داخل رشته است، بخشی از نمونه نیست.
- van Dokkum (Yale University)
اگرچه ون داکوم تصدیق میکند که هویت اجدادی RCP 32 و DF7 تا حدودی حدس و گمان است، او احساس میکند که رشته مرواریدهای مشاهده شده نشان میدهد که این کهکشانها، به استثنای تعداد معدودی بالقوه، حداقل به نوعی به هم مرتبط هستند و میتوانند منشأ مشترکی داشته باشند.
هم ترازی کیهانی یا اتفاق؟
پاول مانسرا پینا (ASTRON و دانشگاه گرونینگن، هلند) که در این مطالعه شرکت نداشت، میگوید: «نتایج جدید یک سناریوی بسیار جالب و منظم برای توضیح محتوای ماده تاریک کم/تهی DF2 و DF4 ارائه میدهد. پینا شش کهکشان دیگر با کمبود ماده تاریک را کشف کرده است، البته با خواصی متفاوت از DF2 و DF4. فکر میکنم زمانی که فاصله، سرعتهای شعاعی و جرم کل کهکشانهای نزدیک به رشته DF2 و DF4 به دست آمد، بتوانیم با اطمینان بیشتری صحبت کنیم.
میشل کالینز (دانشگاه ساری، انگلستان) نیز به همین ترتیب محتاط است. او میگوید: ” آنها فرض می کنند این 11 سیستم در یک خط همگی به NGC 1052 مرتبط هستند.”
با توجه به موقعیت آنها در آسمان، خط 11 کهکشان کوتوله در نزدیکی سه کهکشان بزرگ دیگر قرار دارد. به عنوان مثال، مارپیچ NGC 1035، مستقیماً در مسیر قرار گرفته است، اما نسبت به NGC 1052 بسیار به ما نزدیکتر است. با توجه به اینکه گروه دیگری ادعا کردهاند که NGC 1035 روی DF4 واقع شده است، کالینز دوست داشت تحلیلهای بیشتری را انجام دهد. تأثیر این کهکشانهای بزرگ دیگر “برای متقاعد کردن مردم که این فقط یک همپوشانی خط دید تصادفی، به نوعی مانند یک صورت فلکی نیست.”
آنچه کالینز، مانسرا پینا و ون داکوم بر سر آن توافق دارند این است که سناریوی برخورد پیشنهادی برای توضیح نحوه تشکیل DF2 و DF4، در اصل، به راحتی آزمایش میشود. تیم ون داکوم قصد دارد ارتشی از تلسکوپهای قدرتمند را به سمت این 11 کهکشان نشانهگیری کند تا یک بار برای همیشه مشکل را حل کند.
ابزارهای زمینی مانند تلسکوپ بسیار بزرگ در شیلی و تلسکوپ کک در ماونا کیا، هاوایی، سرعت شعاعی کهکشانها را اندازهگیری خواهند کرد. هابل از هر یک از 11 کهکشان عکسهای فوری میگیرد تا مشخص کند که آیا همه آنها خانه خوشههای کروی درخشانی مانند DF2 و DF4 هستند یا خیر.
در نهایت، ون داکوم امیدوار است که زمانی را برای اندازه گیری جرم دو کهکشان RCP 32 و DF7 در انتهای رشته مرواریدهای کهکشانی توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب در اختیار داشته باشد: «این نوعی جام مقدس است، زیرا در آن صورت ممکن است بفهمیم کجاست.»
ترجمه: سارا سیدحاتمی
A COSMIC COLLISION COULD HAVE MADE TWO DARK MATTER–LESS GALAXIES
BY: BEN SKUSE MAY 18, 2022
https://skyandtelescope.org/astronomy-news/a-cosmic-collision-could-have-made-two-dark-matter-less-galaxies/