کهکشان راه شیری به نظر می‌آید که کج شده است

کهکشان راه شیری به نظر می‌آید که کج شده باشد و ممکن است ماده تاریک در آن نقش داشته باشد. “دیسک گهواره” عجیبی به نظر می‌رسد که ممکن است ناشی از هاله‌ای کج شده از شکل ماده اسرارآمیز در جهان باشد. کهکشان راه شیری به گونه‌ای پیچ خورده است که ستاره‌شناسان ممکن است در نهایت علت این پیچیدگی را بفهمند. آن‌ها هاله‌ای با شکل فوتبال و کج شده از ماده تاریک که احاطه کننده کهکشان ماست، به عنوان مقصر این پدیده می‌شناسند.

تصویر متداول کهکشان ما شبیه یک دیسک مسطح به نظر می‌رسد، اما جالب است که دامنه پهن در لبه‌های آن شبیه حلقه بیرونی یک فریزبی است. هنگامی که دانشمندان شکل کهکشان راه شیری را با جزئیات بررسی می‌کنند، متوجه می‌شوند که قرص مارپیچی ما دارای پیچ و تاب است، به این معنی که شبیه چرخش و خمیدگی یک فریزبی توسط یک کودک عصبانی است.

این ویژگی‌ها مدتی مرموز باقی مانده‌اند، اما حالا محققان مرکز اخترفیزیک | هاروارد و اسمیتسونیان (CfA) محاسبات انجام داده‌اند که نشان می‌دهد نور تاریکی که راه شیری را احاطه کرده است ممکن است “فاسد” شود و این باعث انبساط و تاب برداشتن لبه‌های کهکشان ما شود.

این کشف نه تنها می‌تواند به درک بهتر تکامل کهکشان راه شیری کمک کند، بلکه اطلاعات بیشتری درباره ماهیت ماده تاریک و چگونگی شکل‌گیری آن در تکامل کلان کهکشان را نشان می‌دهد.

توضیح ماده تاریک برای دانشمندان چالش‌برانگیز است زیرا با نور تعامل نمی‌کند و به طور موثر نامرئی می‌شود. با این حال، این ماده اسرارآمیز ۸۵ درصد از ماده جهان را تشکیل می‌دهد، به این معنی که “ماده” متشکل از ستاره‌ها، سیارات، ابرهای غباری کیهانی و حتی بدن ما – همه چیزهایی که ما هر روز در اطراف خود مشاهده می‌کنیم – تنها حدود ۱۵ درصد از ماده جهان را تشکیل می‌دهد.

در جست و جوی ماده تاریک

تنها راهی که دانشمندان می‌توانند حضور ماده تاریک را تشخیص دهند، از طریق برهم‌کنش آن با گرانش و تأثیر آن بر ماده و نور روزمره است. این تأثیر خوش‌شانس است زیرا ستارگان به قدری سریع حرکت می‌کنند که در برخی موارد، نیروی ماده منعکس شده در این اجرام برای جلوگیری از پرواز آنها کافی نخواهد بود. ماده تاریک چسب گرانشی است که ستاره‌ها را در کنار هم نگه می‌دارد.

بنابراین، محققان به نتیجه‌گیری رسیده‌اند که بیشتر، اگر نه همه، در هاله‌ای از ماده تاریک پیچیده شده‌اند. برای کهکشان راه شیری، این هاله ماده تاریک ستاره‌ها را از اطراف قرص اصلی و هسته کهکشانی مرکزی کهکشان عبور می‌دهد.

سال گذشته، تیم هاروارد توانست هاله ستاره‌ای کهکشان راه شیری را بیضوی یا شبیه فوتبال در زاویه‌ای نسبت به قرص مرکزی کهکشان محاسبه کند و متوجه شدند که شکل هاله تاریک مشابه هاله ستاره (با جهت‌گیری یکسان) دارد، البته پهنتر. این تیم اکنون با استفاده از مدل‌های کامپیوتری بر اساس این نتایج تقریباً کامل، تخمین می‌زند که مدار این ستارگان در هاله‌ای کج‌شده از ماده تاریک قرار می‌گیرد. این یک تطابق تقریباً کامل با کهکشان راه شیری بوده است، با لبه‌های دندانه‌دار و لبه‌های ناهموار.

چارلی کانروی، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی و استاد نجوم در CfA، اظهار داشت: «هاله‌ی تاریک کج‌شده در واقع در شبیه‌سازی‌ها بسیار رایج است، اما هیچ‌کس تأثیر آن را بر کهکشان راه شیری بررسی نکرده است». “شیب روشی زیبا برای توضیح اندازه و جهت قرص تکان کهکشان ما است.”

یافته‌های این تیم همچنین از این ایده حمایت می‌کند که کهکشان راه شیری به دلیل برخورد با ستاره‌های دیگر، بزرگ‌تر شده است. جیوون جسی هان، رهبر تیم تحقیقات و دانشمند وابسته به CfA، اظهار داشت: “اگر کهکشان به طور خودی تکامل پیدا کند، یک هاله گرد و یک دیسک صاف خواهد داشت.” این نکته نشان‌دهنده این است که کهکشان ما به یک ادغام میان دو کهکشان که با یکدیگر برخورد کرده‌اند، پیش رفته است. با این وجود، تعیین اندازه قرص ماده تاریک در اطراف کهکشان نه تنها ممکن است داستانی درباره تکامل کهکشان ما بیان کند، بلکه می‌تواند با آشکار کردن برخی از ویژگی‌های ذرات، ماهیت ماده تاریک را نیز روشن کند. این یافته‌ها همچنین می‌توانند به اخترشناسان در مطالعه “حباب‌های” شناور ماده تاریک که بین کهکشان‌ها حرکت می‌کنند، کمک کنند.

هان در پایان گفت: “واقعیت این است که کهکشان‌های موجود در داده‌های ما کروی نیستند، که نشان‌دهنده حدایی است که ماده تاریک می‌تواند با خود تعامل داشته باشد.” تحقیقات این تیم ماه گذشته در مجله Nature Astronomy منتشر شد.

پرسش ها

ماده تاریک در کهکشان ما چه چیزی می‌تواند باشد؟

ماده تاریک ممکن است از اجسام هاله فشرده عظیم یا “MACHO” شکل گیرد. همچنین، دیدگاه متداول این است که ماده تاریک به هیچ وجه باریونی نیست، بلکه از ذرات عجیب و غریب دیگری مانند آکسیون‌ها یا WIMPs (ذرات با واکنش ضعیف) تشکیل شده است.

کدام کهکشان دارای ۹۹ درصد ماده تاریک است؟

اما ۹۹.۹۹ درصد باقی مانده از جرم کهکشان Dragonfly 44 مربوط به ماده تاریک است. از همه چیزهای موجود در این کهکشان راه شیری، ما به سختی می‌توانیم چیزی را ببینیم.

جرم ماده تاریک در کهکشان راه شیری چقدر است؟

به نظر می‌رسد که حدود ۹۰ درصد از جرم کل کهکشان به شکل ماده تاریک است، به این معنی که تنها ۱/۱۰ از کل جرم کهکشان توسط اجرامی که می‌توانیم تشخیص دهیم تشکیل می‌شود. این اجسام شامل وزن‌هایی نظیر ستاره، گرد و غبار، گاز، سیارات و غیره هستند.

تهاجمی بودن کهکشان راه شیری به چه معناست؟

کهکشان ما همیشه کج نشده بود. اخیراً یک کهکشان اقماری خیلی نزدیک شد و با گرانش خود ستارگان را از صفحه کهکشان راه شیری بیرون کشید و دیسک گاز و آرایش ستارگان در این فرآیند را مخدوش کرد.

آیا می‌توان از ماده تاریک به عنوان سوخت استفاده کرد؟

ماده تاریک که در سرتاسر کهکشان و فراتر از آن یافت می‌شود، ممکن است سوخت مناسبی برای سوختن رویاهای بین ستاره‌ای ما باشد. اما همانطور که بشریت اعماق فضا را کاوش می‌کند، محدودیت‌هایی وجود دارد که نمی‌توان از آنها فرار کرد: قوانین فیزیک.

ماده تاریک چه چیزی را برای جهان به ارمغان می‌آورد؟

درک ماده تاریک برای درک اندازه، شکل و آینده کیهان ضروری است. مقدار ماده تاریک در جهان تعیین می‌کند که آیا جهان باز (در حال انبساط)، بسته (گسترش به یک نقطه و سپس در حال فروپاشی) یا مسطح (گسترش می‌شود و پس از رسیدن به تعادل متوقف می‌شود).

تعاریف

کهکشان راه شیری:

شکل منحنی کهکشان راه شیری به انحراف از یک صفحه مسطح و متقارن اشاره دارد که احتمالاً در اثر تأثیرات خارجی، مانند ادغام با کهکشان دیگر، ایجاد می‌شود.

ماده تاریک:

ماده تاریک نوعی ماده اسرارآمیز است که با نور تعامل ندارد و اکثریت قریب به اتفاق (حدود ۸۵٪) جرم ماده در جهان را تشکیل می‌دهد. از طریق نیروی گرانشی روی ماده و نور مرئی یافت می‌شود.

نیمبوس شیبدار:

هاله ماده تاریک کج شده، ساختاری به شکل فوتبال است که کهکشان راه شیری را احاطه کرده و از شکل کروی مورد انتظار منحرف شده است. این تمایل در ایجاد لبه کشیده و شکل اعوجاج کهکشان دخیل است.

رویداد Galaxy Fusion:

ادغام کهکشانی یک برخورد یا تعامل بین دو کهکشان است. اعتقاد بر این است که یک هاله کج شده از ماده تاریک در کهکشان راه شیری، منجر به اعوجاج در ساختار کهکشان می‌شود.

هاله ستاره ای:

هاله ستاره‌ای ناحیه بیرونی کهکشان است که از ستاره‌ها تشکیل شده و به دور مرکز کهکشان می‌چرخد. در مورد کهکشان راه شیری، هاله بین ستاره‌ای به شکل بیضی شکل و شبیه هاله ماده تاریک متمایل است.

شیء هاله فشرده بزرگ (MACHO):

اجرام هاله فشرده عظیم، کاندیدای فرضی ماده تاریک هستند، مانند سیاهچاله‌ها یا دیگر اجرام متراکم. با این حال، دیدگاه غالب این است که ماده تاریک از ذرات غیرباریونی مانند آکسون‌ها یا ذرات سنگین با تعامل ضعیف (WIMPs) تشکیل شده است.

Dragonfly 44:

سنجاقک ۴۴ کهکشانی است که عمدتاً از ماده تاریک تشکیل شده است که تقریباً ۹۹.۹۹ درصد جرم آن را تشکیل می‌دهد. این مثال نشان‌دهنده ماهیت گریزان ماده تاریک است.

ترکیب جرم کهکشان:

ترکیب جرمی کهکشان راه شیری نشان می‌دهد که حدود ۹۰ درصد جرم آن را ماده تاریک تشکیل می‌دهد. ۱۰ درصد باقیمانده از ستاره‌ها، غبار، گاز، سیارات و غیره تشکیل شده است. شامل اشیایی است که شبیه به هم هستند.

محورها و WIMP:

آکسیون‌ها و WIMP‌ها ذرات نظری هستند که به عنوان اجزای احتمالی ماده تاریک در نظر گرفته می‌شوند. آنها از جمله ذرات عجیب و غریبی هستند که برای توضیح ماهیت ماده تاریک پیشنهاد شده اند.