ماده تاریک در آغاز بر کهکشان‌ها تسلط نداشته

* حدود ۱۰ میلیارد سال پیش، کهکشان‌های بزرگ ستاره‌ساز در تسلط ماده‌ی معمولی بودند، برخلاف کهکشان‌های امروز که ماده‌ی تاریک تاثیری بیش از ماده‌ی معمولی رویشان دارد.

اگر کهکشان‌های مارپیچی تنها از ماده‌ی دیدارپذیر معمولی تشکیل شده باشند، ستارگان در لبه‌ای بیرونی آنها می‌بایست کندتر از ستارگان بخش‌های درونی به گرد مرکز کهکشان بچرخند. ولی در دهه‌ی ۱۹۷۰ میلادی، دو اخترشناس آمریکایی به نام‌های ورا روبین و کِنت فورد پی بردند که جریان چیز دیگریست: همه‌ی ستارگان درون کهکشان زن در زنجیر (آندرومدا) با سرعت‌های یکسانی به گرد مرکز کهکشان می‌چرخند، چه بیرونی باشند و چه درونی.
همسنجی میان شیوه‌ی چرخش قرص کهکشان‌های دوردست و کهکشان‌های نزدیک. تصویر بزرگ‌تر
پژوهش آنها نمایانگر نخستین شواهد ماده‌ی تاریک بود، ماده‌ای که هیچ برهمکنشی به امواج الکترومغناطیسی ندارد و تنها به کمک نیرویی گرانشی که بر ماده‌ی معمولی وارد می‌کند خود را نشان می‌دهد. اگر یک قرص کهکشانی درون "هاله‌ی" گسترده‌ای از ماده‌ی تاریک جای گرفته باشد، جرم نادیدنی آن می‌تواند چرخش نامنتظره‌ی ستارگان را توجیه کند.

برای پی بردن به این که چگونه ماده‌ی تاریک بر کهکشان‌های امروز چیره شد، می‌بایست پیشینیان آنها را بررسی می‌کردیم، کهکشان‌های ستاره‌زا در کیهان آغازین. ولی آموختن درباره‌ی ماده‌ی تاریک در کهکشان‌های باستانی کار دشواریست: زیرا نمی‌توانیم ماده‌ی تاریک را ببینیم و همچنین می‌بایست حرکت ستارگانی در فاصله‌های باورنکردنی را زیر نظر بگیریم، آن هم با دقت.

اکنون، ناتاشا فورتر شرایبر از بنیاد ماکس پلانک برای فیزیک فرازمینی در آلمان به همراه همکارانش با بهره از تلسکوپ بسیار بزرگ (وی‌ال‌تی، VLT) در شیلی، پرجزییات‌ترین مشاهدات تا به امروز را از شش قرص کهکشانی بزرگ در دوران اوج پیدایش کهکشان‌ها، یعنی ۱۰ میلیارد سال پیش، انجام داده‌اند.

چرخش آهسته
آنان دریافتند که ستارگان در لبه‌های این کهکشان‌های باستانی، بر خلاف بیشتر کهکشان‌های امروزی، کندتر از ستارگان دورنی‌تر می‌چرخند. فورستر شرایبر می‌گوید: «این به ما می‌گوید که در آن دوران کهن، پراکندگی نسبی ماده‌ی تاریک و ماده‌ی معمولی تفاوت چشمگیری با آنچه امروزه می‌بینیم داشته.»

این پژوهشگران برای بررسی نتایج نامنتظره‌ای که به دست آورده بودند، پشته‌ای از ۱۰۰ تصویر از دیگر کهکشان‌های باستانی درست کردند و به یک تصویر میانگین از چرخش آنها دست یافتند. این پشته از کهکشان‌ها با چرخش آن شش کهکشان نخست که بیشتر بررسی شده بودند همخوانی داشت. فورستر شرایبر می‌گوید: «تنها آن شش کهکشان شگفت‌انگیز نبود- این می‌توانست بسیار رایج‌تر باشد. این برای من غافلگیرکننده بود.»

تفاوت چرخش کهکشان های آغازین نشان می‌دهد که ماده‌ی تاریک درون آنها بسیار کمتر از کهکشان‌های امروز بوده. به نظر می‌رسد آنها تقریبا به طور کامل از ماده‌ی معمولی دیدارپذیر (ستارگان و گازها) تشکیل شده بودند. هر چه کهکشان‌های دورتر (بنابراین گذشته‌ی دورتر) نگاه کنیم، ماده‌ی تاریک درون کهکشان‌ها کمتر بوده.
همسنجی میان شیوه‌ی چرخش قرص کهکشان‌های دوردست (سمت راست) و کهکشان‌های نزدیک (سمت چپ)
اگر ویدیو اینجا اجرا نشد، می‌توانید آن را در کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان ببینید

نتیجه‌ی کلی اینست که ۳ تا ۴ میلیارد سال پس از مهبانگ، گازهای درون کهکشان‌ها به خوبیی چگالیده شده و در قرص‌های تخت چرخانی گرد آمده بودند، ولی هاله‌های ماده‌ی تاریک پیرامون آنها هنوز بسیار گسترده‌تر و پراکنده‌تر بوده. به نظر می‌رسد چگالش و انباشته شدن ماده‌ی تاریک چند میلیارد سال بیشتر زمان برد، از همین رو چیرگی و اثرگذاری آن بر چرخش کهکشان‌ها چیزیست که تنها در قرص‌های کهکشانی امروزی دیده می‌شود.

مارک سوینبنک از دانشگاه دورام می‌گوید: «این یک گام ارزشمند در تلاش برای شناخت چگونگی ساخته شدن راه شیری و کهکشان‌های بزرگ‌تر است. داشتن یک محدودیت بر چگونگی پیدایش قرص‌های کهکشانی توسط ستارگان و گازها و این که چگونه به این خوبی با ماده‌ی تاریک در آمیختند برای آگاهی از فرگشت و دگرگونی آنها مهم است.»

این دانشمندان گزارش یافته‌های خود را در شماره‌ی ۱۶ مارس نشریه‌ی نیچر منتشر کردند.

--------------------------------------------
به کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

واژه نامه:
star - galaxy - dark matter - spiral galaxy - Vera Rubin - Kent Ford - Andromeda galaxy - galactic center - galactic disc - halo - Natascha Förster Schreiber - Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics - Germany - Very Large Telescope - Chile - galactic disc - Big Bang - Milky Way - Mark Swinbank - Durham University

منبع: newscientist

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه