کهکشان پرجرم بدون ماده تاریک یک پازل کیهانی است!!

این نتیجه با مدل‌های کیهان‌شناسی پذیرفته‌شده در حال حاضر، که شامل ماده تاریک است، مطابقت ندارد.»

تصویر یک کهکشان معمولی پیچیده شده در هاله‌ای از ماده تاریک و NGC 1277 را نشان می‌دهد که فقدان این شکل مرموز ماده را نشان می‌دهد (اعتبار تصویر: گابریل پرز دیاز (IAC). تصویر NGC 1277: ناسا، ESA، و M. Beasley (IAC: ESA325-Habble و ESA0). هستم (STScI/AURA)؛ J. Blakeslee (دانشگاه ایالتی واشنگتن))

تصور ما از تکامل کیهانی ممکن است با کشف یک کهکشان پرجرم که به نظر می‌رسد فاقد ماده تاریک است، مورد شک و تردید قرار گیرد.

ماده تاریک که حدود 85 درصد از ماده جهان را تشکیل می‌دهد، به نظر می‌رسد در کهکشان NGC 1277 (بخشی از خوشه کهکشانی برساووش) وجود ندارد این کهکشان که در فاصله 240 میلیون سال نوری از زمین قرار دارد، اولین توده ستارگان، سیارات، غبار و گاز به اندازه راه شیری است که ماده تاریک را از دست داده است.

سباستین کامرون، رهبر این کشف و محقق دانشگاه لالاگونا در بیانیه‌ای گفت: «این نتیجه با مدل‌های کیهانی پذیرفته‌شده در حال حاضر مطابقت ندارد که شامل ماده تاریک است ».

ماده تاریک عملاً نامرئی است زیرا مانند ماده روزمره که ستارگان، سیارات و ما را تشکیل می‌دهد با نور برهمکنش ندارد. وجود آن را می‌توان از طریق فعل و انفعالات گرانشی آن استنباط کرد. وجود این ماده سایه‌دار اولین بار زمانی مطرح شد که اخترشناسان مشاهده کردند کهکشانهای پرجرم در حال چرخش با چنان سرعتی هستند که اگر تأثیر گرانشی برخی از جرم‌های نامرئی که آنها را در کنار هم نگه می‌دارد نبود، از هم دور می‌شوند.

این واقعیت باعث شد که دانشمندان این نظریه را مطرح کنند که همه کهکشان‌های بزرگ در پوششی از ماده تاریک پیچیده شده‌اند و این به یک فرض مهم در توسعه نظریه‌های تکامل کهکشانی تبدیل شده است. اما کشف کهکشانی که به نظر می‌رسد فاقد ماده تاریک است، این فرض را به چالش می‌کشد.

NGC 1277 که یک یادگار کیهانی در نظر گرفته می‌شود، در میان کهکشان‌ها غیرمعمول است، زیرا تعامل کمی با دیگر کهکشانهای اطراف داشته است. کهکشانهایی مانند این بقایای کهکشان‌های غول پیکری هستند که در کیهان اولیه وجود داشته‌اند. به این ترتیب، این کهکشان‌های باقی‌مانده برای کمک به اخترشناسان برای درک چگونگی شکل‌گیری اولین کهکشان‌ها ضروری هستند.

کامرون و همکارانش برای کمک به این خط از تحقیق، کهکشان باقیمانده NGC 1277 را با ابزاری به نام طیف‌نگار میدان انتگرال مشاهده کردند. این امر به آنها اجازه داد تا از حرکت کهکشان نقشه برداری کنند و جرم آن و نحوه توزیع آن جرم را تعیین کنند.

این امر نشان داد که توزیع جرم کل NGC 1277 – که باید شامل ماده تاریک   – – باشد با توزیع جرم مواد روزمره آن، به عبارت دیگر، ستارگان، غبار، گاز و سیارات یکسان است. این بدان معناست که در شعاع کهکشان، محتوای ماده تاریک بیش از 5٪ نمی تواند وجود داشته باشد، اما یافته‌ها با عدم وجود کامل ماده تاریک در NGC 1277 سازگارتر است.

این شگفت‌آور است، زیرا مدل‌های مورد علاقه کنونی تکامل کیهانی از جمله مدل استاندارد کیهان‌شناسی، پیشنهاد می‌کنند که NGC 1277 باید از 10 تا 70 درصد ماده تاریک تشکیل شده باشد.

ایگناسیو تروجیلو، عضو تیم و محقق دانشگاه لالاگونا، گفت: «این اختلاف بین مشاهدات و آنچه ما انتظار داریم یک پازل است و شاید حتی یک چالش برای مدل استاندارد باشد.

نمای کوچک شده هابل از NGC 1277، که در نزدیکی مرکز خوشه برساوش با بیش از 1000 کهکشان، واقع در فاصله 240 میلیون سال نوری از زمین قرار دارد. (اعتبار تصویر: M. Beasley (Instituto de Astrofisica de Canarias)/P. Kehusma/NASA/ESA)

ماده تاریک کهکشان باقی مانده کجا رفت؟

دانشمندان پشت این مکاشفه چند ایده دارند در مورد اینکه چرا NGC 1277 اینقدر در ماده تاریک کمبود دارد.

آنا فر ماتئو، عضو تیم و پژوهشگر دانشگاه لالاگونا، “یکی از آنها این است که برهمکنش گرانشی با محیط اطراف در خوشه کهکشانی که این کهکشان در آن قرار دارد، ماده تاریک را از بین برده است.” مورد دیگر این است که ماده تاریک زمانی از منظومه بیرون رانده شد که کهکشان از ادغام قطعات پیش کهکشانی شکل گرفت که باعث پیدایش کهکشان باقیمانده شد.

این تیم با هیچ یک از این توضیحات کاملاً راضی نیست و بنابراین، به بررسی NGC 1277 با تلسکوپ ویلیام هرشل (WHT) در رصدخانه Roque de los Muchachos در جزیره قناری لا پالما ادامه خواهد داد.

اگر این تحقیقات آینده تأیید کند که این کهکشان باقیمانده فاقد اسرارآمیزترین شکل ماده جهان است، دانشمندان فکر می‌کنند که این کهکشان به کلی وجود ماده تاریک را به چالش نمی‌کشد. برعکس، این تیم معتقد است که جایگزین‌های مدل‌های ماده تاریک، به اصطلاح نظریه‌های گرانش اصلاح‌شده را به چالش می‌کشد.

تروجیلو می گوید: «اگرچه ماده تاریک در یک کهکشان خاص می‌تواند از بین برود، قانون گرانش اصلاح شده باید جهانی باشد؛ نمی‌تواند استثناهایی داشته باشد. بنابراین یک کهکشان بدون ماده تاریک، رد این نوع جایگزین برای ماده تاریک است.

کامرون اذعان کرد که پاسخ های قطعی باید منتظر ماند. این دانشمند در پایان گفت: «معمای چگونگی شکل گیری یک کهکشان پرجرم بدون ماده تاریک همچنان یک معما باقی مانده است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Massive galaxy with no dark matter is a cosmic puzzle

By Robert Lea

https://www.space.com/galaxy-no-dark-matter-cosmic-puzzle