سهم کم ماده‌ی تاریک در کهکشان‌های دوردست

Credit: ESO
0 101

بخش قابل توجهی از جرم کهکشان‌های امروزی را ماده‌ای مرموز تشکیل می‌دهد که آن را به عنوان ماده‌ی تاریک می‌شناسیم. موجودی عجیب که تا کنون فقط توانسته‌ایم اثرات گرانشی آن را ببینیم و ردپای دیگری از آن نداریم.

نتایج رصدهای جدید اما نشان می‌دهد که ماده‌ی تاریک در کهکشان‌های اولیه قدرت اکنون را نداشته است. اخترشناسان با استفاده از داده‌های تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) رصدخانه‌ی جنوبی اروپا (ESO) به این نتیجه رسیدند که در دوران ابتدایی کیهان، در زمانی که کمتر از چهار میلیارد سال از سن عالم می‌گذشته، کهکشان‌های پرجرم بیشتر از ماده‌ی عادی یا به عبارت دیگر ماده‌ی باریونی تشکیل شده بودند.

این نتیجه به‌طور کامل با وضعیت کنونی کهکشان‌ها در تضاد است. چرا که در کهکشان‌های امروزی تاثیرات ماده‌ی تاریک بسیار بیشتر است.

یکی از نشانه‌های حضور ماده‌ی تاریک در عالم نمودار سرعت چرخش ستاره‌ها به دور مرکز کهکشان‌هاست. پیش از این انتظار می‌رفت سرعت حرکت ستاره‌ها به دور مرکز کهکشان با افزایش فاصله‌ی آن‌ها از مرکز کاهش پیدا کند. اما رصدها چیزی غیر از این را نشان داد و دیدیم که حتی پس از دور شدن از مرکز کهکشان کاهشی در سرعت حرکت ستاره‌ها رخ نمی‌دهد. این‌گونه بود که اخترشناسان به وجود ماده‌ای مرموز و ناپیدا پی بردند که مانند هاله‌ای کهکشان‌ها را در برگرفته و تاثیرات گرانشی‌اش با دور شدن از مرکز کهکشان، یعنی جایی که تاثیر گرانشی ماده‌ی عادی کم می‌شود، باقی می‌ماند.

اکنون گروهی از اخترشناسان سرعت چرخش شش کهکشان پرجرم و با ستاره‌زایی زیاد را اندازه‌گیری کردند که حدود ده میلیارد سال نوری از ما فاصله دارند. به عبارت دیگر نور رسیده از این کهکشان‌ها مربوط به ده میلیارد سال پیش است؛ یعنی زمانی که دوران اوج تشکیل کهکشان‌ها بوده است.

نتیجه‌ای که حاصل شد قابل توجه بود: برخلاف کهکشان‌های امروزی، به نظر می‌رسد بخش‌های بیرونی این کهکشان‌های دوردست آهسته‌تر از بخش‌های مرکزی گردش می‌کنند. مسئله‌ای که نشان می‌دهد ماده ی تاریک موجود در این کهکشان‌ها کمتر از حد انتظار است.

مقایسه‌ی نمودار سرعت چرخش مواد به دور کهکشان‌های دور و نزدیک.
 
Credit: ESO

تصویر بالا مقایسه‌ی نمودار سرعت چرخش ستاره‌ها در کهکشان‌های نزدیک و دوردست است. در کهکشان‌های نزدیک (تصویر سمت چپ) با فاصله گرفتن از مرکز در ابتدا سرعت به دلیل افزایش جرم زیاد می‌شود. پس از رسیدن سرعت به حد مشخصی اصولا سرعت حرکت ستاره‌ها باید به دلیل فاصله گرفتن از مرکز جرم کاهش پیدا کند، اما هاله‌ی ماده‌ی تاریک سرعت را تا حدودی ثابت نگه می‌دارد. ولی در کهکشان‌های دوردست ماده‌ی تاریک اثر بسیار کمتری دارد و سرعت چرخش ستاره‌ها به دور مرکز کهکشان با فاصله گرفتن از مرکز کاهش پیدا می‌کند.

در وید‌ئو زیر (Credit: ESO/L. Calcada) نیز می‌توانید مقایسه‌ی قرص چرخان کهکشان‌های نزدیک و کهکشان‌های دوردست را ببینید. تصویر سمت چپ مربوط به کهکشان‌های امروزی است که بیشتر تحت تاثیر ماده‌ی تاریک‌اند و بخش‌های بیرونی آن‌ها هم با سرعت به دور مرکز می‌گردند.

Richard Genzel، نویسنده‌ی اصلی مقاله‌ی منتشر شده در Nature، در این رابطه می‌گوید: «احتمالا دو دلیل برای این مسئله وجود دارد. اول این که بیشتر این کهکشان‌های اولیه به شدت تحت تاثیر ماده‌ی عادی هستند، در حالی که ماده‌ی تاریک نقش بسیار کوچک‌تری را نسبت به عالم محلی (کهکشان‌های نزدیک ما) بازی می‌کند. دلیل دوم این که این قرص‌های ابتدایی تا حد زیادی بیشتر از کهکشان‌های مارپیچی که ما در همسایگی‌مان می‌بینیم آشوب‌ناک‌ بودند.»

این نکته نشان می‌دهد که سه تا چهار میلیارد سال پس از مهبانگ یا انفجار بزرگ گاز موجود در کهکشان‌ها در قرص‌های تخت و چرخان فشرده شده بودند، در حالی که هاله‌های ماده‌ی تاریک پیرامون آن‌ها در فضایی بسیار بزرگ‌تر گسترده شده بودند. ظاهرا میلیاردها سال طول کشیده تا ماده‌ی تاریک نیز مانند ماده‌ی معمولی متراکم شود و اثر بیشتری در دینامیک کهکشان بگذارد.

منبع: ESO

ممکن است شما دوست داشته باشید بیشتر از نویسنده

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.