ماده تاریک دارد چرخش میله کهکشان را آهسته می‌کند

کهکشان بزرگ و باشکوه ان‌جی‌سی ۱۳۰۰، نمونه‌ای کلاسیک از یک کهکشان مارپیچی میله‌ای که مانن راه شیری، میله‌ای از ستاره از مرکزش می‌گذرد- تصویر بزرگ‌تر

کهکشان ما، راه شیری، میله‌ی بزرگی از ستاره در مرکزش دارد که بازوان مارپیچی‌اش از آن رو به بیرون کشیده شده‌اند. این میله هم مانند بقیه‌ی ساختار کهکشان می‌چرخد، ولی ماده‌ی تاریکِ درون کهکشان دارد با نرخ حدود ۱۳ درصد در هر میلیارد سال از سرعت آن می‌کاهد.

اخترشناسان مدت‌هاست سرگرم بحث بر سرِ سرعت چرخشِ میله‌ی کهکشان و این که دارد کُند می‌شود یا تند هستند. ریبی سیبا از دانشگاه آکسفورد و رالف شونریش از کالج دانشگاهی لندن استدلال می‌کنند که دارد کُند می‌شود، و با بهره از داده‌های تلسکوپ فضایی گایا به محاسبه‌ی نرخِ کاهش سرعت آن پرداخته‌اند.

این کار به این دلیل امکان‌پذیر شد که برخی از ستارگان به جای این که به گرد مرکز کهکشان بچرخند، به گرد چیزی به نام نقطه‌ی لاگرانژی می‌چرخند، جایی که در آن، گرانشِ میله‌ی کهکشانی و فشار رو به بیرونِ ناشی از چرخش آن به تراز (تعادل) می‌رسند و یک نقطه‌ی پایدار گرانشی پدید می‌آورند. جایگاه این نقطه بستگی به سرعت چرخش میله‌ی کهکشان دارد.

اگر چرخش میله کُند شود، نقطه‌ی لاگرانژی رو به بیرون جابجا می‌شود و ستارگانی که دورش می‌چرخند را هم با خود می‌برد و در راه، ستارگان جوان‌تر دیگر را هم برمی‌دارد [آنها را هم به توده‌ی ستارگانی که دورش می‌چرخند می‌افزاید]. پژوهشگران با اندازه‌گیری سن ستارگان در این توده و بهره گرفتن از آنها به همان روشی که با حلقه‌های روی کُنده‌ی درخت سن آن را می‌سنجند، تعیین کردند که نقطه‌ی لاگرانژی دارد با سرعت حدود ۲۶۰۰ سال نوری در هر میلیارد سال رو به بیرون جابجا می‌شود. این بدین معناست که چرخش میله‌ی کهکشانی دارد با نرخ حدود ۱۳ درصد در میلیارد سال کُند می‌شود.

شونریش می‌گوید این کاهش سرعت گواه یگریست بر واقعی بودنِ ماده‌ی تاریک. نظریه‌هایی که با اصلاح نظریه‌ی گرانش، دیگر اثرهای ماده‌ی تاریک را توضیح می‌دهند [و نیاز به وجود ماده‌ی تاریک در آن موارد را رفع می‌کنند-م]، نمی‌توانند این اثر پَسارِ میله‌ی کهکشان را توضیح دهند. شونریش می‌گوید: «در نظریه‌های جایگزین گرانش، هیچ پارسنگی (همتای هم‌وزنی) وجود ندارد و میله کُند نمی‌شود. یافته‌ی ما برای آن نظریه‌ها بسیار بد است و می‌توانیم آن را ببینیم، این شاید در آینده بتواند مدل‌های ماده‌ی تاریک را محدود کند.»

برای این کار، نیاز به داده‌های بیشتری درباره‌ی توده‌ی ستارگانی که به گرد نقطه‌ی لاگرانژی کهکشان می‌گردند خواهیم داشت. شونریش می‌گوید: «چیزی که اکنون می‌بینیم همان قطع کردن درخت [برای دیدن حلقه‌های آن] است که داریم انجام می‌دهیم، ولی اکنون تنها می‌توانیم به حلقه‌های بیرونی دسترسی پیدا کنیم. ولی داده‌های بعدی گایا که منتشر شود خواهیم توانست به حلقه‌های بیشتری دست بیابیم.»

این می‌تواند به ما کمک کند تا بفهمیم ماده‌ی تاریک از چه ساخته شده، و همچنین به ما درباره‌ی پیدایش و فرگشت کهکشانمان به ما آگاهی دهد.

پژوهشنامه‌ی این دانشمندان در ماهنامه‌ی انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شده است.

-------------------------------------------

تلگرام، توییتر، اینستاگرام و فیسبوک یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky
facebook.com/1star7sky

واژه‌نامه:

galaxy - bar - star - spiral arm - dark matter - Milky Way - galactic bar - Rimpei Chiba - University of Oxford - Ralph Schönrich - University College London - Gaia space telescope - Lagrangian point - drag - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

منبع: نیوساینتیست

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان