آرایش عجیب کهکشان راه شیری ممکن است ماده تاریک را تضعیف کند

 به گزارش gsxr و به نقل از اسپیس، مدل معمولی رشد کهکشان‌ها می‌گوید که این کهکشان‌های کوچک توسط هاله‌ای از ماده تاریک به دام افتاده‌اند؛ ماده‌ای که دانشمندان نمی‌توانند ببینند اما به‌نظر می‌رسد که جهان را شکل می‌دهد.

سپس کهکشان‌های کوتوله گرد هم آمدند تا کهکشان‌های بزرگ‌تری تشکیل دهند، و کوتوله‌هایی که امروز می‌بینیم، بقایای این فرآیند هستند.

ولی اگر چنین باشد، ستاره‌شناسان انتظار دارند که کهکشان‌های کوتوله باقیمانده، به‌طور تصادفی (بختانه) در اطراف هالهٔ مادهٔ تاریک راه شیری پراکنده شوند.

اما به‌نظر می‌رسد که آنها محدود به صفحه‌ای هستند که از کهکشان ما با یک زاویه عبور می‌کند؛ به‌عبارت دیگر، یک چیز مورد شگفت‌انگیز که درک ما از جهان تحت سلطهٔ مادهٔ تاریک را تحت تأثیر خود قرار می‌دهد.
 
اکنون ستاره‌شناسان به رهبری تیل ساوالها از دانشگاه هلسینکی فنلاند، توضیحی ارائه کرده‌اند. آنها با استفاده از اندازه‌گیری‌های مأموریت گایا مربوط به آژانس فضایی اروپا در مورد نحوهٔ حرکت کهکشان‌های ماهواره‌ای در آسمان، مسیر حرکت کهکشان‌های ماهواره‌ای به جلو و عقب در طی زمان را محاسبه کردند.

آنها با انجام این کار، دریافتند که کهکشان‌های ماهواره‌ای در گذشته در یک راستا نبوده و در آینده هم نخواهند بود – بلکه صفحه‌ای که اکنون در آن هستند، فقط یک ترتیب بختانه، شانسی و موقت است.
 
کارلوس فرِنک (یک کیهان‌شناس در دانشگاه دورهام در بریتانیا و یکی از اعضای این گروه پژوهشی) در این‌باره می‌گوید: «اگر به سرعت کهکشان‌های اقماری امروز نگاه کنید، در امتداد یک صفحه حرکت می‌کنند، اما کاری که ما انجام دادیم واقعاً جدید و هیجان‌انگیز است: پیش‌بینی اینکه مدار آنها در یک میلیارد سال آینده به کجا خواهد رفت».

آنها به‌طور اتفاقی امروز در این صفحه هستند. البته این قرارگیری، شانسی و بختانه است و یک میلیارد سال یا کمتر این صفحه را ترک خواهند کرد.
 
اگرچه به‌نظر می‌رسد احتمال اینکه ما همزمان با کهکشان‌های اقماری در یک صفحه قرار بگیریم بسیار اندک است، اما شرایط تصادفی و بختانگی در هر حال رخ می‌دهند. به‌عنوان مثال، می‌توانیم بگوییم حلقه‌های زحل جوان هستند و این واقعیت که ما نیز همزمان با این حلقه‌ها وجود داریم، یک امر تصادفی و بختانه است.

یکی دیگر از اتفاقات بعید، توانایی ماه زمین در مسدود کردن نور خورشید برای رسیدن به زمین است که دقیقاً به اندازه کافی باعث خورشیدگرفتگی کامل بشود. از آنجایی که ماه آرام‌آرام در حال دور شدن از زمین است، در آینده در آسمان آنقدر کوچک خواهد بود که نخواهد توانست نور خورشید را کاملاً مسدود کند.

با این حال، اکنون ما به‌طور تصادفی و بختانه در این شرایط هستیم تا شاهد خورشیدگرفتگی کامل باشیم.
 
اما این نوع استدلال نمی‌تواند همه را متقاعد کند. برای مثال، مارسل پاولوفسکی (ستاره‌شناس مؤسسه اخترفیزیک لایبنیتس در آلمان که در این تحقیق شرکت نکرده)، در مورد بختانگی بودن این هم‌ترازی تردید دارد.
 

او می‌گوید: «چرا ما اکنون و در این زمان ویژه که کهکشان‌های ماهواره‌ای این توزیع را دارند باید اینجا باشیم؟ هیچ دلیل واقعی‌ای برای آن وجود ندارد».
 
گفتنی است وجود صفحه کهکشان‌های اقماری نیز پیش‌بینی مهمی از «دینامیک نیوتنی اصلاح‌شده» یا MOND به‌شمار می‌رود که با نظریهٔ مادهٔ تاریک در رقابت تنگاتنگ قرار دارد.

ستاره‌شناسان برای توضیح کهکشان‌هایی که با وجود اینکه گرانش آن‌ها برای حفظ آنها بسیار کم به‌نظر می‌رسد اما همچنان در کنار هم می‌مانند، ماده تاریک را کشف کردند.

این در حالی است که MOND می‌گوید ماده تاریک وجود ندارد و آنچه ما به‌عنوان گرانش اضافی می‌بینیم، ناشی از تغییر گرانش نیوتنی در شتاب‌های پایین است؛ مثل ستارگانی که به دور کهکشان‌ها می‌چرخند یا کهکشان‌های اقماری که به دور راه شیری می‌گردند.
 
بنابر نظریهٔ  MOND، کهکشان راه شیری و کهکشان آندرومدا به احتمال زیاد نزدیک به ۸ میلیارد سال پیش با هم روبه‌رو شده‌اند.

در این حالت، گرانش کهکشان آندرومدا باید موادی را از کهکشان راه شیری کنده و چیزی ایجاد کرده باشد که اخترشناسان آن را «دُم جزر و مدّی» می‌نامند؛ همانطور که در فعل و انفعالات کهکشان‌های دیگر نیز می‌بینیم.

به گزارش gsxr، موند استدلال می‌کند که گاز و ستارگان در این دم جزر و مدی می‌توانند در دسته‌ای از کهکشان‌های کوتوله با خط سیر کهکشان راه شیری که از رویارویی آن با کهکشان آندرومدا آمده‌اند، ترکیب شوند.

اگر چنین فرضیه‌ای درست باشد، همین روند می‌بایست در اطراف کهکشان آندرومدا و همچنین کهکشان راه شیری، صفحه‌ای از کهکشان‌های اقماری را تشکیل می‌داد.
 
آنگونه که پیداست، کهکشان آندرومدا نیز دارای یک صفحهٔ اقماری است؛ همچون چندین کهکشان مجاور دیگر از جمله قنطورس A، که هنوز در اثر یک برهمکنش و ادغام کهکشانی که حدود ۲ میلیارد سال پیش رخ داد، در حال چرخش است.
 
اما فرنک می‌گوید که با توضیح MOND در زمینهٔ همراهان کهکشان راه شیری مخالف است. او می‌گوید: «بعد از اینکه در اطراف کهکشان راه شیری، صفحهٔ کهکشان‌های اقماری را پیدا کردیم، مردم به‌دنبال صفحه‌هایی در اطراف دیگر کهکشان‌ها رفتند و با معیارهای کاملاً متفاوت آنها را تعریف کردند.

واقعاً باید سخت کار کنید و برخی از این کهکشان‌های اقماری را در آن صفحات بگنجانید، اما برای درست بودن تعریف این ساختار، برخی دیگر را بیرون بیاندازید. حتی اگر این را هم در نظر بگیریم، در شبیه‌سازی کهکشان‌های دارای مادهٔ تاریک سرد، گنجاندن صفحه‌ای متشکل از کهکشان‌های اطراف کهکشان آندرومدا امری معمول است».
 
گفته می‌شود با اینکه شبیه‌سازی‌ها همه به خوبی کار می‌کنند، اما نکتهٔ اصلی و کلیدی، داده‌های مشاهده‌ای است. گایا حساس‌ترین ابزار ما برای اندازه‌گیری موقعیت و حرکت مناسب ستارگان و کهکشان‌ها در فضا است.
 
پاولوفسکی اظهار می‌دارد: «داده‌های گایا بسیار خوب هستند؛ اما باز هم برخی از عدم قطعیت‌ها وجود دارند».

او پیش از این، حرکات کهکشان‌های اقماری را نه تنها با داده‌های گایا، بلکه با اندازه‌گیری‌های تلسکوپ فضایی هابل برای ارزیابی دقیق‌تر اندازه‌گیری کرده بود. وی این‌چنین اظهار تأسف می‌کند: «به دلایلی، اندازه‌گیری‌های هابل در این مطالعه تا حد زیادی نادیده گرفته شده‌اند».
 
آیا عدم قطعیت‌های گایا واقعاً می‌توانند برای نتیجه‌گیری نادرست کافی باشند؟ پاولوفسکی این امر را با دسته‌ای از تیله‌ها مقایسه می‌کند که همگی در یک خط کامل می‌غلتند، همه در یک جهت و بدون سرعت مماسی از مسیرشان دور می‌شوند.

به گزارش gsxr، اگر حرکت تیله‌ها را اندازه‌گیری کنید اما در عین حال دقت اندازه‌گیری سرعت مماسی آن‌ها حتی مقدار کمی عدم قطعیت داشته باشید و سپس اندازه‌گیری‌ها و عدم قطعیت‌های آن‌ها را به‌صورت بلادرنگ پیش‌بینی کنید، این پیش‌بینی که تیله‌ها به مرور زمان پراکنده می‌شوند، اشتباه خواهد بود.
 
در مجموع، نظریهٔ ماده تاریک سرد هنوز هم نظریهٔ پیشتاز است و شواهد هرچه بیشتری برای آن وجود دارد؛ اگرچه حامیان MOND می‌گویند که با توجه به تفاوت در میزان بودجه صرف‌شده برای تحقیقات پیرامون مادهٔ تاریک در مقایسه با MOND این امر چندان هم تعجب‌آور نیست.

از سوی دیگر، MOND نیز در چند مورد توضیح درستی ارائه داده است؛ مانند پیش‌بینی شتاب اندازه‌گیری‌شده در منحنی‌های چرخش کهکشان‌ها.
 
با این وجود، در نهایت نظریه‌پردازان مادهٔ تاریک از این نتیجهٔ جدید خوشحال هستند. فرنک در پایان می‌گوید: «ما توانستیم یکی از چالش‌های اصلی نظریهٔ مادهٔ تاریک سرد را حذف کنیم. این نظریه از لحاظ وفاداری به تکامل جهان، به ارائه توصیفی قابل‌توجه ادامه می‌دهد».