به گزارش مجله نجم
یک کهکشان شناور در کنار کهکشان خودمان در فاصله 380000 سال نوری از زمین، ممکن است سرنخ های جدیدی را در تلاش 90 ساله برای تعیین ماهیت ماده تاریک، چسب نامرئی که کهکشان ها را در کنار هم نگه می دارد، ارائه دهد.
این ماده مرموز نشان دهنده بیش از 80 درصد جرم کیهان است، اما هنوز مستقیماً کشف نشده است.
دانشمندان می گویند ماهواره کهکشان، به نام Crater II، ممکن است از ماده تاریک خود کنش متقابل (SIDM)، یک نوع فرضی از ماده تاریک انتظار می‌رود که مولکول‌های آن از طریق نیرویی که هنوز ناشناخته است برهم کنش کنند جاذبه زمین. این فرضیه در سال های اخیر به عنوان یک شکل جایگزین از ماده تاریک سنتی “سرد” توجه را به خود جلب کرده است.
های بو یو، یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه: «زمانی که این پروژه را شروع کردیم، تقریباً می‌دانستیم که SIDM چگونه کار می‌کند، اما نمی‌دانستیم چقدر خوب مشاهدات دهانه دوم را توضیح می‌دهد. کالیفرنیا، ریورساید، به Space.com گفت.
شبیه سازی کامپیوتری ما از آنالوگ های Crater II نشان می دهد که توافق بین … [self-interacting dark matter] پیش‌بینی‌ها و مشاهدات دهانه دوم به طرز شگفت‌آوری خوب هستند و نیروی مورد نیاز برای خود تعامل ماده تاریک بیشتر از آن چیزی است که در ابتدا انتظار داشتیم.
مربوط: حلقه انیشتین عجیب نشان می دهد که ماده تاریک مرموز با خودش تعامل دارد
در سال 2016 کشف شد در عکس هایی که گرفتم تلسکوپ بسیار بزرگ در شیلی، دهانه 2 چهارمین ماهواره بزرگ در کهکشان است راه شیری – بعد از ابرهای بزرگ و کوچک ماژلانی و کهکشان قوس. اگر با چشم غیرمسلح قابل مشاهده بود، دو برابر ماه کامل بود دنیای جدیددهانه دوم میزبان چند میلیارد ستاره باستانی است که در مساحتی به وسعت 6500 سال نوری پراکنده شده اند، که باعث می شود “غول ضعیف” به طرز قابل توجهی کم نور شود – حدود 100000 بار کم نورتر از کهکشان راه شیری.
علی‌رغم تلاش‌های متعدد در طول سال‌ها برای تقلید از ویژگی‌های دهانه 2، چگونگی شکل‌گیری کهکشان و حفظ اندازه نسبتاً بزرگ خود همچنان نامشخص است. ستاره شناسان می دانند که دهانه 2 در طی هزاران سال تحت تأثیر گرانش کهکشان راه شیری تکامل یافته است. کهکشان ما نیروی جزر و مدی به آن وارد می کند و باعث می شود که محیط اطرافش منبسط شود. این نیروها بر هاله ماده تاریک – یک ساختار کروی نامرئی که دهانه 2 را احاطه کرده است – و همچنین بر ستاره‌های کهکشان تأثیر می‌گذارند.
یک تشبیه مفید، نیروی جزر و مدی است ماه باعث جزر و مد در اقیانوس ها می شود زمینیو گفت: “برای ماهواره های کهکشان راه شیری، نیروی جزر و مد می تواند ستاره ها و ماده تاریک را از بین ببرد و جرم ماهواره ها را در طول زمان کاهش دهد.”
اما اندازه گیری های اخیر از مدار کهکشان به دور کهکشان راه شیری نشان می دهد که این فعل و انفعالات برای توضیح چگالی ماده تاریک در دهانه 2 بسیار ضعیف هستند – یعنی اگر ماده تاریک از ذرات “سرد” تشکیل شده باشد که با هم برخورد نمی کنند. مدل Lambda-CDM (LCDM یا CDM) در کیهان‌شناسی غالب است. دانشمندان می گویند فعل و انفعالات جزر و مدی طولانی با کهکشان راه شیری باید باعث شده باشد دهانه 2 بیش از آنچه مشاهده شده کوچک شود.
بر اساس اندازه گیری های مدار دهانه 2، یو و سایر اعضای تیم از دست دادن جرم ستاره ها و ذرات ماده تاریک به دلیل نیروهای جزر و مدی در کهکشان راه شیری را شبیه سازی کردند. این تیم دریافت که خواص مشاهده شده کهکشان را می توان با برهمکنش ذرات ماده تاریک با یکدیگر توضیح داد.
نکته مهم این است که Crater II همانطور که توسط مدل LCDM پیش‌بینی می‌شود، یک “قوز” ماده تاریک با چگالی بالا به سمت مرکز خود ندارد. از سوی دیگر، اگر ماده تاریک واقعاً از ذرات خود برهمکنش ساخته شده باشد، برخورد در داخل هاله ماده تاریک می تواند انرژی را بین ذرات منتقل کند “و تمایل دارد آنها را به همان میزان انرژی حمل کند.” بر اساس گزارش تیم، این امر هاله دهانه 2 را صاف می کند و عدم وجود مرز مرکزی را توضیح می دهد. بمان، که این ماه در The Astrophysical Journal Letters منتشر شد.
به گفته محققان، SIDM همچنین پیش‌بینی می‌کند که کهکشان در هاله ماده تاریک منبسط می‌شود، که این امر اندازه بزرگ دهانه دوم را بهتر از مدل‌های CDM توضیح می‌دهد.
یو گفت: «کار ما نشان می‌دهد که SIDM می‌تواند ویژگی‌های غیرعادی Crater II را توضیح دهد که CDM را به چالش می‌کشد. برای تأیید اینکه آیا ماده تاریک واقعاً دارای نیروی جدیدی است، امیدواریم کهکشان‌های بیشتری مانند دهانه دوم را ببینیم.»
