تصور کنید روبانی نقره‌ای دور کهکشانی کم‌نور در فاصله ۱۱۵ میلیون سال نوری باز می‌شود؛ باریک، خمیده و به‌سختی قابل مشاهده، اما حامل ردپاهای جرمی نامرئی. این تصویر یک خیال‌پردازی نیست؛ این همان جریان ستاره‌ای تازه شناسایی‌شده پیرامون UGC 9050‑Dw1 است که مانند لرزه‌سنجی کیهانی برای ماده تاریک عمل می‌کند.
این کشف که در مجله نیچر منتشر شده و یک تیم بین‌المللی به سرپرستی جولی کیل هولم و سارا پیرسون آن را انجام داده‌اند، با مشارکت تیتسکه استارکنبورگ، اخترفیزیک‌دان دانشگاه نورث‌وسترن، و چند پژوهشگر دیگر همراه بوده است. آنچه در تصاویر آرشیوی هابل توجه آنان را جلب کرد، ردی باریک و شبیه ویرگول بود که با ظاهر یک جریان ستاره‌ای خوشه کروی همخوانی داشت؛ نخستین نمونه روشن از چنین ساختاری که بیرون از کهکشان راه شیری کشف شده است.
خوشه‌های کروی، گره‌هایی متراکم از ستارگان هستند که گرانش آن‌ها را کنار هم نگه می‌دارد. با گذشت زمان، کشش کشندی کهکشان میزبان می‌تواند ستاره‌ها را از این خوشه‌ها جدا کند. این ستاره‌های گریخته به‌صورت تصادفی پراکنده نمی‌شوند. آن‌ها به جریان‌هایی زیبا و کشیده در جلو و عقب مدار اصلی تبدیل می‌شوند و مسیر حرکت اولیه را دنبال می‌کنند. حتی مدت‌ها پس از کم‌فروغ شدن خوشه، جریان آن می‌تواند باقی بماند. می‌توان آن را به رد موج پشت یک قایق تشبیه کرد: آب مسیر را به یاد می‌سپارد، حتی اگر دیگر خود قایق را نبینید.
همین مسیر به‌جامانده کلید ماجراست. خمیدگی یک جریان ستاره‌ای، چشم‌انداز گرانشی را که از آن عبور کرده در خود رمزگذاری می‌کند. اخترشناسان با مدل‌سازی این مسیرها می‌توانند جرم کل یک کهکشان را برآورد کنند و مهم‌تر از آن، تشخیص دهند چه مقدار از این جرم باید ماده تاریک باشد. تیتسکه استارکنبورگ توضیح می‌دهد: «ستارگان یک جریان ستاره‌ای تقریبا همگی در امتداد یک مدار مشابه حرکت می‌کنند و شکل این مدار را گرانش کهکشان تعیین می‌کند.» با کم کردن جرم مرئی، آنچه باقی می‌ماند به هاله‌ای پنهان اشاره دارد.
تصویر تلسکوپ فضایی هابل که جریان ستاره‌ای خوشه کروی را درون یک کادر نشان می‌دهد.
UGC 9050‑Dw1 یک کهکشان فوق‌پراکنده است؛ کم‌نور و بسیار گسترده در فضا. همین پس‌زمینه کم‌فروغ، به‌طور متناقض، دیدن ساختارهای ضعیف را آسان‌تر می‌کند. پژوهش‌های پیشین هابل و رصدهای رادیویی پیش‌تر نشان داده بودند که این کهکشان ویژگی‌هایی غیرعادی دارد: شکلی کج‌ومعوج، ستونی از ستارگان و جمعیتی به‌طور غیرمعمول غنی از خوشه‌های کروی. برآورد تیم پژوهشی از وجود حدود ۵۲ خوشه حکایت دارد که نزدیک به ۲۰ درصد نور کهکشان را تشکیل می‌دهند. چنین فراوانی احتمالا به شکل‌گیری جریان تازه مشاهده‌شده کمک کرده است.
این کشف تا حدی حاصل خوش‌اقبالی بود. هنگامی که دیوید هندل، یکی از نویسندگان مقاله، فریم‌های آرشیوی هابل را بررسی می‌کرد، متوجه این کمان ظریف شد. سپس تصویربرداری زمینی این برداشت را تقویت کرد که با یک خطای تصویربرداری روبه‌رو نیستیم، بلکه ساختاری واقعی در آسمان دیده شده است. پژوهشگران برای عبور از حدس و رسیدن به اثبات، هزاران شبیه‌سازی رایانه‌ای اجرا کردند و ویژگی‌های خوشه مادر و توزیع جرم کهکشان را آن‌قدر تغییر دادند تا مدل‌ها شکل و رنگ این کمان را بازسازی کنند.
نتایج از کهکشانی پشتیبانی می‌کند که درون هاله‌ای قابل توجه از ماده تاریک جای گرفته است. این نخستین بار است که از جریان یک خوشه کروی برای محدود کردن ویژگی‌های هاله ماده تاریک در یک کهکشان فوق‌پراکنده استفاده می‌شود. همین یک جمله اهمیت زیادی دارد: کهکشان‌های فوق‌پراکنده میدان آزمون ایده‌های رقیب درباره ماده تاریک هستند و ابزار تازه و مستقلی برای کاوش آن‌ها، افزوده‌ای ارزشمند به اخترشناسی و کیهان‌شناسی محسوب می‌شود.
یک جریان ستاره‌ای می‌تواند به بیش از یک روش درباره ماده نامرئی به ما آموزش دهد. جریان‌های باریک بسیار ظریف‌اند. اگر تمرکزی فشرده از ماده تاریک از نزدیکی آن‌ها عبور کند، می‌تواند ستارگان جریان را اندکی منحرف کند و شکاف‌ها یا توده‌هایی پدید آورد؛ زخم‌هایی که اندازه و فراوانی ساختارهای کوچک و تاریک را آشکار می‌کنند. رصدگران سال‌ها بحث کرده‌اند که آیا ویژگی‌های مشابه در جریان‌های راه شیری نشانه‌هایی از زیرهاله‌های تاریک هستند یا نه. اگر این روش تأیید شود، می‌توان آن را فراتر از کهکشان خودمان به کار برد و ماده تاریک را در مقیاس‌هایی ریزتر از اندازه‌گیری‌های کل کهکشان نقشه‌برداری کرد.
زمان‌بندی این کشف نیز خوشایند است. پیمایش‌های گسترده آینده با تلسکوپ اقلیدس آژانس فضایی اروپا و تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا، بخش‌هایی بسیار وسیع‌تر از آسمان را نسبت به آنچه هابل تاکنون می‌توانست بررسی خواهد کرد. رومن به‌ویژه قادر است نواحی‌ای را تصویربرداری کند که حدود ۱۰۰ برابر بزرگ‌تر از میدان‌های ژرف هابل هستند و همین موضوع احتمال یافتن جریان‌های فراکهکشانی بیشتر و آشفتگی‌های کوچک درون آن‌ها را به شکل چشمگیری افزایش می‌دهد.
یک کمان ظریف پیرامون یک کهکشان کم‌نور، پاسخ نهایی نیست؛ بلکه دعوتی برای جست‌وجوی بیشتر است. اگر جریان‌های بیشتری پیدا کنیم، می‌توانیم محیط‌های ماده تاریک را در انواع مختلف کهکشان‌ها با هم مقایسه کنیم و نظریه‌هایی را بیازماییم که امروز هنوز در حد فرضیه باقی مانده‌اند. رودخانه‌ای از ستارگان پیرامون UGC 9050‑Dw1 ترسیم طرح اولیه چیزی را آغاز کرده که دیده نمی‌شود، و تلسکوپ‌های نسل بعدی بقیه نقشه را در اختیارمان خواهند گذاشت.
.avif)
نظر بگذارید
نظرات
هنوز نظری ثبت نشده. اولین نفر باشید.