کهکشان کوتوله ای که خود را در حلقه اینشتین پنهان کرده بود
* در تصویر خیره کننده ی رصدخانه ی آلما از عدسی گرانشی SDP.81 ناهمواری ها و اعوجاج های کوچکی دیده می شود که نشان می دهند یک کهکشان کوتوله ی تاریک در هاله ی کهکشان بسیار بزرگ تری که حدود ۴ میلیارد سال از ما فاصله دارد پنهان شده.
این کشف راهِ آلما برای یافتن شمار بسیار بیشتری از این اجرام را هموار می کند و می تواند به پرسش های مهم اخترشناسان درباره ی سرشت ماده ی تاریک پاسخ دهد.
این کشف راهِ آلما برای یافتن شمار بسیار بیشتری از این اجرام را هموار می کند و می تواند به پرسش های مهم اخترشناسان درباره ی سرشت ماده ی تاریک پاسخ دهد.
در سال ۲۰۱۴، اخترشناسان در بخشی از برنامه ی خط مبنای بلند آرایه ی رادیوتلسکوپی آلما (Long Baseline Campaign)، برای آزمایش توانایی های تازه و پُروضوح این تلسکوپ، انواعی از اجرام کیهانی را بررسی کردند. یکی از این تصاویر آزمایشی یک حلقه ی اینشتین بود که در آن نور کهکشانی در فاصله ی ۱۲ میلیارد سال نوری، توسط گرانش یک کهکشان پرجرم در پیش‌زمینه خم شده بود.
درباره ی این عدسی گرانشی زیبا خوانده بودید: * حلقه انیشتین بر گردن یک کهکشان * آشکارترین تصویری که تاکنون از ستاره‌زایی در دوردست های کیهان به دست آمده
 |
تصویر عدسی گرانشی SDP.81 که از همگذاری دو تصویر درست شده: عکس آرایه ی آلما از کهکشان دورتر که تصویرش دچار همگرایی شده (کمان های سرخ) و عکس نور دیدنی تلسکوپ هابل از کهکشان نزدیک تر که کار عدسی گرانشی را انجام داده (جرم آبی مرکزی). اخترشناسان با بررسی ناهمواری های این کمان ها به وجود یک کهکشان کوتوله ی تاریک در فاصله ی حدود ۴ میلیارد سال نوری پی بردند (نقطه ی سفید کنار کمان سمت چپ).
|
این پدیده که به نام همگرایی گرانشی شناخته می شود نخستین بار در نظریه ی نسبیت عام اینشتین پیش بینی شده بود، و ابزاری نیرومند برای بررسی کهکشان هایی که برای بررسی شدن، بسیار دور هستند به اخترشناسان می دهد. این پدیده همچنین از راه بررسی چگونگی خم شدن نورِ اجرام دورتر، ویژگی های کهکشان همگراینده ی پیش‌زمینه را هم برای دانشمندان روشن تر می کند.
در پژوهشنامه ی تازه ای که برای انتشار در آستروفیزیکال جورنال پذیرفته شده، اخترشناس ایرانی، یاشار هزاوه از دانشگاه استنفورد کالیفرنیا به همراه گروهش توضیح می دهند که چگونه با بررسی دقیق این تصویر، نشانه های وجود یک کهکشان کوتوله ی تاریک را در هاله ی کهکشانِ نزدیک تر یافته اند.
هزاوه می گوید: «ما می توانیم این جرم نادیدنی را به همان روش دیدن قطره های باران روی یک پنجره ببینیم. [قطره ها] تصویر اجسام پشت پنجره را دچار کج‌نمایی می کنند و ما از این راه به وجودشان پی می بریم.» در مورد قطره های باران، کج‌نمایی تصویر به دلیل پدیده ی شکست نور رخ می دهد. در تصویر این عدسی گرانشی همان کج‌نمایی ها را می بینیم که در اثر نفوذ گرانشی ماده ی تاریک آن کهکشان کوتوله پدید آمده اند.»
بر پایه ی نظریه های کنونی، ماده ی تاریک که حدود ۸۰ درصد از جرم جهان هستی را تشکیل داده، از ذراتِ تاکنون ناشناخته ای ساخته شده که هیچ برهم کنشی با نور دیدنی یا دیگر گونه های تابش الکترومغناطیسی انجام نمی دهند. با این حال، ماده ی تاریک جرم چشمگیری دارد و از همین رو می توانیم از روی نیروی گرانشی که به ماده ی دیدارپذیر وارد می کند آن را شناسایی نماییم.
این پژوهشگران برای بررسیشان، تا چند هفته هزاران رایانه که به طور همراستا کار می کردند، از جمله Blue Waters (نیرومندترین ابررایانه ی بنیاد ملی دانش) را به کار گرفتند تا به دنبال ناهنجاری های کوچکی که یک همتای سازگار و قابل اندازه‌گیری در هر یک از "باند"های داده های رادیویی داشتند بگردند. آنان توانستند به کمک این محاسبات پیچیده و ترکیبی، به شناخت بی‌سابقه ای از هاله ی کهکشانِ همگراینده -ناحیه ی پراکنده و عمدتا بی‌ستاره ی پیرامون کهکشان- دست یابند، و یک توده ی مشخص به جرم کمتر از یک هزارم جرم راه شیری را در آن پیدا کنند.
به باور دانشمندان، این ناهنجاری گرانشی با توجه به پیوندش با کهکشان بزرگ تر، جرم برآوردیش، و نداشتن یک همتای نوری، می تواند توسط یکی از ماهواره های بی‌اندازه کم نورِ کهکشان همگراینده پدید آمده باشد که بیشتر جرمش را ماده ی تاریک تشکیل داده. بر پایه ی پیش بینی های نظری، بیشتر کهکشان ها می بایست شمار بسیار فراوانی کهکشان کوتوله و اجرام همدم دیگر داشته باشند. ولی یافتن آن ها کاری بسیار دشوار است. حتی از میان هزاران ماهواره ای که وجودشان پیرامون راه شیری خودمان پیش بینی شده، اخترشناسان تنها توانسته اند ۴۰ تا را شناسایی کرده و ببینند.
نیل دلال، یکی از اعضای گروه از دانشگاه ایلینوی می گوید: «این تضاد میان شمار ماهواره های دیده شده و پیش بینی شده یک مشکل بزرگ کیهان‌شناسی در دو دهه ی گذشته بوده و حتی برخی پژوهشگران آن را یک "بحران" نامیده اند. اگر بیشتر جرم این اجرام کوتوله از ماده ی تاریک باشد، می تواند هم این تضاد را توضیح دهد و هم بینش های تازه ای درباره ی سرشت راستین ماده ی تاریک به ما دهد.»
مدل های رایانه ای از فرگشت کیهان نشان می دهند که با سنجش "انبوهگی" (clumpiness) ماده ی تاریک می شود دمای آن را اندازه گرفت. پس اخترشناسان می توانند با شمارش انبوه های (توده های) کوچک ماده ی تاریک پیرامون کهکشان های دوردست، به دمای ماده ی تاریک پی ببرند، چیزی که نسبت مهمی با همواریِ کیهان دارد.
دانیل مارونه، یکی از نویسندگان پژوهش از دانشگاه آریزونا می گوید: «اگر این اجرامِ هاله ای اصلا وجود نداشته باشند، مدل کنونی ما از ماده ی تاریک نمی تواند درست باشد و باید در همه ی شناختمان از ماده ی تاریک بازنگری کنیم.»
با این حال، این پژوهش نشان می دهد که شاید تنها دلیل دیده نشدن بیشینه ی کهکشان های کوتوله این باشد که بیشتر جرمشان را ماده ی تاریک تشکیل داده و نور اندکی از آن ها تابیده می شود. به گفته ی یکی از اعضای گروه، گیلبرت هولدر از دانشگاه مک‌گیل در مونترآل کانادا: «سنجش های کنونی ما پیش‌بینی ها از ماده ی تاریک سرد را تایید می کنند [۱]. برای افزایش باور خود نیاز به این داریم که عدسی های گرانشی بیشتری را جستجو کنیم.»
هزاوه می گوید: «این نمایشی شگفت انگیز از توانمندی آرایه ی آلما است. ما دیگر مطمئنیم که آلما می تواند به گونه ی کارآمدی این کهکشان های کوتوله را پیدا کند. گام بعدی ما جستجوی شمار بیشتری از آن ها و انجام یک سرشماری از آن هاست تا بفهمیم آیا امکان هر گونه دمای بالا برای ذرات ماده ی تاریک هست یا نه.»
-----------------------------------------------------
یادداشت:
۱] ماده تاریک سرد (CDM)، گونه ای فرضی از ماده است که برهمکنش بسیار ضعیفی با تابش الکترومغناطیسی دارد (تاریک) و بیشتر ذرات آن در همسنجی با سرعت نور به آهستگی حرکت می‌کنند (سرد). در واقع، واژه ی "سرد" یا "گرم" در اینجا به سرعت ذرات این ماده ربط دارد نه دمای آن. [منبع]
------------------------------------------------
------------------------------------------------
کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:
واژه نامه:
ALMA - gravitational lens - SDP.81 - dwarf dark galaxy - halo - galaxy - dark matter - Long Baseline Campaign - Einstein ring - gravity - gravitational lensing - Einstein - general theory of relativity - Astrophysical Journa - Yashar Hezaveh - electromagnetic radiation - National Science Foundation - supercomputer - Blue Waters - radio data - Milky Way - crisis - Neal Dalal - clumpiness - smoothness - Daniel Marrone - cold dark matter - Gilbert Holder - Hubble - optical
منبع: sciencedaily
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان
0 دیدگاه شما:
ارسال یک نظر