ما میدانیم که کهکشانهای بزرگ، مانند راه شیری، با بلعیدن و ادغام با کهکشانهای ماهوارهای کوچکتر در طول زمان رشد کردهاند. این همان چیزی است که احتمالاً اکنون در مورد ابرهای ماژلانی بزرگ و کوچک رخ میدهد؛ زیرا این دو کهکشان کوتوله تحت تأثیر گرانشی راه شیری دچار اختلال کشندی شدهاند.
اما اکنون پژوهشگران این پرسش را مطرح کردهاند که آیا کهکشانهای کوتولهای مشابه ابرهای ماژلانی نیز میتوانند ماهوارههای کوچکتری به دور خود داشته باشند؟
پژوهش جدیدی از اخترشناسان کالج دارتموث، تلاش دارد تا درک ما از کهکشانهای کوتوله و کهکشانهای همراه آنها را گسترش دهد. مدل معروف ΛCDM (لامبدا-سیدیام) میگوید که کهکشانها از طریق ادغام رشد میکنند و پژوهشگران میخواهند این نظریه را محک بزنند.
این پژوهش با عنوان «شناسایی کهکشانهای کوتوله در اطراف کهکشانهای مشابه ابرهای ماژلانی (ID-MAGE): جستجوی ماهوارهها پیرامون میزبانهای کمجرم»، در نشریهی The Astrophysical Journal منتشر شده است. نویسندهی اصلی، لورا هانتر، پژوهشگر در گروه فیزیک و نجوم کالج دارتموث است.
در این بررسی، کهکشانهای کمجرم و ماهوارههای آنها در فاصلهی بین ۴ تا ۱۰ مگاپارسک (یعنی حدود ۱۳ تا ۳۲.۶ میلیون سال نوری) مورد بررسی قرار گرفتند. در این طرح، بهدنبال یافتن کهکشانهای ماهوارهای پیرامون ۳۵ کهکشان کوتوله با جرمی مشابه ابرهای ماژلانی بزرگ و کوچک بودند.
این پژوهش بر اساس دادههای پروژهی تصویربرداری DESI (نقشهبرداری تصویری میراث انرژی تاریک) انجام شده است.
نتیجهی این بررسی شناسایی ۳۵۵ کهکشان ماهوارهای کاندیدا بود که ۲۶۴ عدد از آنها کشف جدید محسوب میشوند.
این ۳۵ کهکشان بهگونهای انتخاب شدند که از نظر اندازه و فاصله از سایر کهکشانها متفاوت باشند. هدف این بود که دریابند این عوامل چگونه بر شکلگیری ماهوارهها تأثیر میگذارند. با انتخاب متنوع، نتایج کمتر تحت تأثیر جرم یا فاصله قرار میگیرند. پژوهشگران مینویسند:
«برای آزمودن مدلهای ΛCDM و درک ما از شکلگیری و تحول کهکشانها، به یک نمونهی متنوع از ماهوارهها در اطراف میزبانهایی با جرمهای گوناگون نیاز است.»
نویسندگان توضیح میدهند: «نقطهی سیاه در مرکز، کهکشان میزبان است و ناحیهی خاکستری، محدودهی جستجو با شعاع ۱۵۰ کیلوپارسک را نشان میدهد. علامتهای ضربدر سبز، کهکشانهای شناختهشدهای هستند که جرمی کمتر از میزبان ما دارند؛ مربعهای صورتی نشاندهندهی کهکشانهایی با جرم مشابه SMC (ابر ماژلانی کوچک) هستند؛ و لوزیهای نارنجی نمایانگر کهکشانهایی با جرم مشابه LMC (ابر ماژلانی بزرگ) میباشند.»
اعتبار تصویر: Hunter و همکاران، ۲۰۲۵، ApJ 989 58
مشاهدات پیشین نشان دادهاند که کهکشانهای بزرگتر معمولاً میزبان ماهوارههای بیشتری هستند و این منطقی به نظر میرسد؛ زیرا جرم بیشتر آنها باعث میشود توانایی جذب و نگهداشتن کهکشانهای کوچکتر را داشته باشند.
اما پرسش این است که آیا این رابطه در مورد کهکشانهای کمجرمتر نیز برقرار است؟ آیا آنها هم میتوانند کهکشانهایی حتی کوچکتر را در مدار خود نگه دارند؟
هانتر، نویسندهی اصلی، در یک بیانیه مطبوعاتی گفت:
«با این بررسی میتوانیم بسنجیم آیا این پیشبینیها دربارهی میزبانهای کوچکتر نیز درست است یا نه.
در اخترشناسی نمیتوان آزمایش انجام داد؛ تنها کاری که میتوان کرد، مشاهده و اندازهگیریهای فراوان است و سپس دادهها را وارد شبیهسازی کرد تا ببینیم آیا نتایج با مشاهدات ما تطابق دارد یا نه. اگر نداشته باشد، یعنی فرضیات یا مدل ما از جهان اشتباه است.»
برای تعیین اینکه کدامیک از کاندیداها واقعاً کهکشان ماهوارهای هستند، دو مرحله طی شد:
نخست، تیم تحقیقاتی از الگوریتمی برای حذف نویز تصویرها و حذف نور اضافی ستارگان و کهکشانهای دیگر استفاده کرد. سپس بررسی بصری دقیق انجام شد تا مواردی مانند نقص تصویر حذف شوند.
پس از پردازش تصاویر توسط الگوریتم، آنها بهصورت بصری مورد بررسی قرار میگیرند.
اعتبار تصویر: Hunter و همکاران، ۲۰۲۵، ApJ 989 58
نتایج این پژوهش با مدلهای کیهانشناسی کنونی همخوانی دارد.
پژوهشگران نوشتند:
«از طریق یک بررسی بصری سیستماتیک، بهترین کاندیداها را بهعنوان ماهوارههای با احتمال بالا طبقهبندی کردیم. بهطور میانگین، ۴٫۰ ± ۱٫۴ ماهوارهی با احتمال بالا برای هر میزبان با جرم LMC و ۲٫۱ ± ۰٫۶ برای میزبانهای با جرم SMC یافتیم که در محدودهی پیشبینیشده توسط مدلهای کیهانشناسی قرار دارد.»
همچنین مشخص شد که این ۳۵ کهکشان میزبان، ماهوارههای کمتری نسبت به میزبانهایی با جرم مشابه راه شیری دارند، و میزبانهای با جرم مشابه SMC نیز ماهوارههای کمتری نسبت به همتایان LMC خود دارند.
این یافته نیز با پیشبینیهای مدل ΛCDM همخوانی دارد:
«میزبانهای کمجرم ما نیز همان روندی را نشان میدهند که در میزبانهایی با جرم مشابه راه شیری دیده شده بود؛ یعنی فراوانی ماهوارهها با جرم ستارهای میزبان ارتباط دارد و این رابطه را به محدودهی جرم کهکشانهای کوتوله گسترش میدهد.»
شناسایی این کاندیداها، تنها مرحلهی نخست پروژه است.
در مرحلهی بعد، بررسیهای دقیقتری برای تأیید قطعی ماهوارهها انجام خواهد شد. همچنین جرم، توزیع، میزان گاز و غبار، و سرعت شکلگیری ستارهها در آنها بررسی خواهد شد.
پژوهشگران مینویسند:
«هدف نهایی پروژه ID-MAGE، ایجاد نخستین نگاه آماری به ماهوارههای کوتوله در اطراف میزبانهای کمجرم است؛ کاری که دامنهی بررسیها را از نظر جرم میزبان و محیط پیرامونی گسترش داده و محدودیتهای کمی برای نظریهی شکلگیری کهکشانها در چارچوب مدل ΛCDM فراهم میکند.»
در پایان، نویسندگان تأکید میکنند که همین فاز نخست پروژه، دیدگاه مهمی دربارهی جمعیت کهکشانهای ماهوارهای و نقش جرم میزبان در آنها ارائه داده است:
«در گامهای بعدی، مشاهدات تکمیلی فهرست ما را دقیقتر کرده و امکان تحلیل جزئیتری از تأثیر جرم میزبان و محیط را بر جمعیت ماهوارهای فراهم خواهد کرد. این کار منجر به درک عمیقتری از فرآیندهای شکلگیری و تحول کهکشانها در چارچوب مدل ΛCDM خواهد شد.»
همکار دیگر پژوهش، بورچین موتلو-پاکدیل از کالج دارتموث، میگوید:
«یافتن پاسخها به منابع و زمان زیادی در تلسکوپ نیاز دارد، اما تأثیر آن در درک ماهیت مادهی تاریک و شکلگیری کهکشانها در کوچکترین مقیاسها شگفتانگیز خواهد بود. هر یک از این کهکشانهای کوچک، سرنخی از فیزیک پشت شکلگیری کهکشانها را در خود دارند.»
