دانشمندان سرانجام ۲ تا از کهکشان های ماهواره ای گم شده راه شیری را پیدا کردند. این برای نجوم چه معنایی می تواند داشته باشد؟

در پایان، این می تواند چیزی در مورد ماده تاریک به ما بگوید.

ستاره شناسان دو کهکشان اقماری جدید کهکشان راه شیری را کشف کرده اند، و این یافته ها می تواند به ما در درک بهتر ماده تاریک کمک کند – ماده مرموزی که حدود ۸۵ درصد از ماده کیهان را تشکیل می دهد اما به طور موثر برای ما نامرئی باقی می ماند.

این اکتشافات همچنین دانشمندان را یک قدم به حل یک مشکل طولانی با مدل استاندارد کیهان شناسی یا ‘مدل ماده سرد لامبدا’ نزدیکتر می کند، همچنین به عنوان ‘ΛCDM’ شناخته می شود، که در آن کلمه ‘سرد’ فرض می کند ماده تاریک از ذراتی تشکیل شده است که کندتر از سرعت نور حرکت می کنند.

مجموعه‌های کوچک ستاره‌ای که به تازگی پیدا شده‌اند، Sextans II و Virgo III نام‌گذاری شده‌اند. آنها به حدود ۶۰ کهکشان کوتوله شناخته شده می پیوندند که در اطراف کهکشان مارپیچی بسیار بزرگتر ما در حداکثر فاصله ۱.۴ میلیون سال نوری ازدحام می کنند. مشهورترین و بزرگترین این ماهواره های کهکشانی کوتوله کهکشان راه شیری، ابر ماژلانی بزرگ (LMC) و ابر ماژلانی کوچک (SMC) هستند.

ماساهی چیبا، سرپرست تیم، استاد دانشگاه توهوکو، در بیانیه ای گفت: ‘کهکشان راه شیری چند کهکشان ماهواره دارد؟ این سوال مهمی برای ستاره شناسان برای دهه ها بوده است.’

مطالب مرتبط: اخترشناس آماتور ۵ کهکشان جدید و جذاب پیدا کرد – و اکنون به نام او نامگذاری شده اند.

بسیاری از ماهواره های کهکشان کوتوله کوچک راه شیری به دلیل ماهیت دور و کم نورشان کشف نشده باقی می مانند، اما چیبا و همکارانش مصمم بودند که شروع به یافتن این اجرام گریزان کنند. بنابراین، آنها به تلسکوپ سوبارو روی آوردند. این تلسکوپ زمینی قدرتمند، واقع در نزدیکی قله Maunakea، هاوایی، برای شکار کهکشان‌های کوتوله مناسب است و همان تیم قبلاً از آن برای شناسایی سه ماهواره جدید کهکشان راه شیری استفاده کرده بود.

کمک! کهکشان های کوتوله ما گم شده اند

ماده تاریک یک مشکل طولانی مدت کیهانی است زیرا نه با نور و نه با ماده معمولی که ستاره ها، سیارات، قمرها و ما را تشکیل می دهد، برهم کنش دارد. و خوب، اگر با آن چیزها تعامل داشته باشد، آن تعاملات بسیار ضعیف تر از آن است که ما متوجه شویم.

این بدان معناست که ماده تاریک می‌تواند از ذراتی تشکیل شده باشد که در حال حاضر کشف نشده‌اند، اگرچه توضیحات بالقوه‌ای وجود دارد که نیازی به بسط دادن به فیزیک ذرات ندارد. به عنوان مثال، دانشمندان این ایده را بررسی کرده‌اند که ماده تاریک می‌تواند از سیاهچاله‌های اولیه ریز به جای مانده از انفجار بزرگ ساخته شود.

با این حال، ماده تاریک در واقع با گرانش تعامل دارد، که می تواند بر حرکت و پویایی نور و ماده روزمره تأثیر بگذارد. این به دانشمندان اجازه داده است تا حضور ماده تاریک را استنباط کنند و در نهایت مشخص کنند که کهکشان های بزرگ توسط هاله های عظیم این ماده مرموز احاطه شده اند. اعتقاد بر این است که این هاله ها بسیار فراتر از دیسک های کهکشانی و هاله های ماده مرئی هستند.

ΛCDM پیش بینی می کند که این هاله های ماده تاریک نقش مهمی در تکامل کهکشان ها داشته اند. در اوایل کیهان، آنها چاه‌های گرانشی را تشکیل دادند که گاز و غباری که ستاره‌های کهکشان‌ها را تشکیل می‌دادند، به درون آنها کشیده می‌شد. در نهایت، این هاله ها نیز به هم نزدیک شدند و کهکشان های بزرگی مانند کهکشان راه شیری را تشکیل دادند.

این مدل همچنین نشان می‌دهد که واقعاً باید صدها کهکشان ماهواره‌ای در اطراف کهکشان راه شیری و دیگر کهکشان‌های بزرگ وجود داشته باشند. برای مثال، شبیه‌سازی‌ها با استفاده از ΛCDM پیش‌بینی می‌کنند که کهکشان همسایه ما، آندرومدا، باید توسط حدود ۵۰۰ کهکشان ماهواره‌ای احاطه شود. با این حال، ستاره شناسان تنها ۳۹ کهکشان کوتوله را دیده اند که در اطراف آندرومدا می چرخند.

برای کهکشان راه شیری، برخی شبیه‌سازی‌ها بر اساس مدل استاندارد کیهان‌شناسی نشان می‌دهند که کهکشان ما باید توسط حدود ۲۲۰ کهکشان کوتوله در گردش باشد، اما دانشمندان نمی‌توانند بفهمند که همه آنها کجا هستند. کشف Sextans II و Virgo III به اصلاح این تعادل کمک می کند. با این حال، نتایج حاصل از این یافته‌ها می‌تواند کیهان‌شناسان را با مشکل مخالفی مواجه کند که پیش از این با آن مواجه بودند.

کهکشان های کوتوله کافی نیستند یا تعدادشان زیاد است؟

اگرچه تعداد کهکشان‌های راه شیری شناسایی‌شده هنوز بسیار کمتر از ۲۲۰ کهکشان کوتوله پیش‌بینی‌شده است، تیمی که در پشت این تحقیق قرار داشت این واقعیت را در نظر گرفت که سوبارو نمی‌تواند تمام آسمان شب را بر روی زمین ببیند.

آن‌ها توزیع کهکشان‌های کوتوله‌ای را که سوبارو توانسته است ببیند با «ردپای» خود در آسمان شب ترکیب کردند تا تخمینی برای محاسبه تعداد ماهواره‌هایی که در واقعیت باید کهکشان ما را احاطه کنند، محاسبه کنند. این به این محاسبات منجر شد که ۵۰۰ کهکشان راه شیری را احاطه کرده اند – بیش از دو برابر مقدار پیش بینی شده توسط شبیه سازی های مبتنی بر ΛCDM.

بنابراین، آیا دانشمندان از «مسئله کهکشان‌های کوتوله کافی» به مسئله «کهکشان‌های کوتوله بیش از حد» رسیده‌اند؟

شاید نه. اخیراً، جوزپه دوناتیلو، ستاره شناس آماتور، پنج کهکشان ماهواره ای جدید را در اطراف کهکشان Sculptor کشف کرده است که به طور رسمی با نام NGC 253 شناخته می شود.

هنگامی که او و گروهی از ستاره شناسان به توزیع کهکشان های ماهواره ای در اطراف کهکشان مجسمه ساز، از جمله سه کهکشان که قبلا توسط خود دوناتیلو پیدا شده بود، نگاه کردند، دریافتند که توزیع این کهکشان ها، که در فاصله ۱۱.۵ میلیون سال نوری از زمین قرار دارند، ناهموار است. . به عبارت دیگر، به نظر می‌رسید که کهکشان‌های کوچک «جهت مطلوبی» داشته باشند و کهکشان‌های بیشتری در یک طرف کهکشان مجسمه‌ساز قرار داشته باشند تا طرف دیگر.

اگر جهت مطلوبی برای کهکشان‌های کوتوله اطراف راه شیری وجود داشته باشد و تلسکوپ سوبورو به این سمت نگاه کند، تخمین‌های مبتنی بر مشاهدات سوبارو متورم می‌شوند.

تیمی که پشت این یافته‌های کهکشان کوتوله راه شیری قرار دارد، اکنون قصد دارد تعداد واقعی کهکشان‌های ماهواره‌ای اطراف ما را با تلسکوپ زمینی دیگری بررسی کند.

چیبا در پایان گفت: «گام بعدی استفاده از تلسکوپ قوی‌تری است که نمای وسیع‌تری از آسمان را به تصویر می‌کشد. ‘سال آینده، رصدخانه Vera C. Rubin در شیلی برای تحقق این هدف مورد استفاده قرار خواهد گرفت. امیدوارم کهکشان های ماهواره ای جدید کشف شوند.’

نتایج این تیم در ۸ ژوئن در انتشارات انجمن نجوم ژاپن منتشر شد.