سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017

یکی از متراکم‌ ­ترین خوشه ­‌های کهکشانی کشف شد

یک تحقیق جدید، مدل ­‌های فعلی شکل­‌ گیری ساختار بزرگ مقیاس در جهان را بررسی کرده است. این تحقیق بر اساس داده‌ های بدست آمده از “تلسکوپ بزرگ جزایر قناری”(IAC) و تیم نویسندگان آن ها انجام شده است.
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :
 زینب شاه مرادی - مرکز یادگیری تبیان
یکی از متراکم‌ ­ترین خوشه ­‌های کهکشانی کشف شد
به گزارش بیگ بنگ، ساختار جهان را می ­توان با یک اسفنج مقایسه کرد که اغلب بعنوان تار کیهانی شناخته می ­شود. ماده در امتداد رشته ­‌هایی متمرکز شده که از روی همدیگر عبور کرده‌ ­اند. نواحی که بیشترین تجمع ماده را دارند در حال شکل­‌ گیری و در دیگر مکان ها که این تجمع بسیار کم است، هیچ ناحیه ­‌ای به وجود نمی­ آید. در متراکم‌­ ترین نقاط، گروه‌­ های کهکشانی با همدیگر خوشه­‌ ها را تشکیل می­ دهند. این سیستم­‌ ها، که می ­توانند شامل هزاران کهکشان باشند، از پر جرم‌­ ترین ساختارهای موجود در جهان را تشکیل می دهند.
مطالعه­ تار کیهانی یکی از چالش‌­های فعلی در اختر فیزیک است. خواص اجزای اصلی ماده در این مقیاس به خوبی شناخته شده نبوده، از این­رو ما از اصطلاحاتی مانند “ماده تاریک” و “انرژی تاریک” استفاده می­ کنیم. ماده تاریک حدود ٢٠ درصد از جرم جهان را تشکیل می­ دهد و این چیزی است که ساختارها را توسط گرانشش حفظ می کند – آن همانند یک چسب عمل می ­کند.  از سوی دیگر، انرژی تاریک ٧۵ درصد از جهان را تشکیل می­ دهد که با انبساط جهان ارتباط دارد. ماده “معمولی”، کهکشان ­ها با ستارگان، گاز و غبار، تقریباً ۵ درصد از جرم جهان را تشکیل می­ دهند، اما نقش مهمی در ردیابی نیروها و خواص ماده تاریک و انرژی تاریک ایفا می­ کند.
یک تیم بین ­‌المللی به سرپرستی “مائورو سرنو” از دانشگاه بولونیا (ایتالیا)، با مشارکت محققان دیگر به مطالعۀ یکی از متراکم­‌ ترین خوشه ­‌های کهکشانی در جهان پرداخت. در این تحقیق برای اولین‌ بار، نواحی بیرونی خوشه کهکشان PSZ2 G099.86 + 58.45 خارج از شعاع ٩٠ میلیون سال نوری و در ناحیه ­‌ای که توزیع ماده پیش از آن شناخته شده نبود، مورد بررسی قرار گرفتند.

محیط خوشه ­‌های کهکشانی شامل ساختارهایی همچون رشته­‌ ها و دیگر خوشه­‌ های همسایه و موادی است که به سمت خوشه مرکزی پرجرم‌ ­تر سقوط می­ کنند. “مائورو سرنو” پژوهشگر اصلی گفت: «این مطالعه نشان می­دهد که چگالی ماده در اطراف خوشه‌­ ای که مورد مطالعه قرار گرفته است تا ۶ برابر بیشتر از حد انتظار است.» علاوه بر این، محققان کشف کرده­‌اند که مکانیزم ­‌هایی که سبب یک­پارچه شدن جرم می ­شوند، می­توانند تراکم بسیار بالایی را حتی در فواصل بزرگ تری از این خوشه ­‌های کهکشانی ایجاد کنند.

این کار بر اساس اثر “همگرایی گرانشی” است و زمانی اتفاق می­ افتد که جرم یک خوشه و مواد اطراف آن، نور رسیده از کهکشان ­‌های بسیار دور را خم کرده و تصاویر کهکشان­‌ های پس­ زمینه را تغییر می­ دهند. جسم متراکم‌­تر و با تمرکز بیشتر بعنوان یک لنز عمل می­ کند، و سبب تغییر شکل بیشتر کهکشان­‌ های پس ­زمینه می­ شود. مطالعه آماری تغییر شکل ­‌ها برای بیش از ١۵٠ هزار کهکشان پس­ زمینه از طریق آنچه اثر “لنز ضعیف” نامیده می­ شود و با استفاده از تصاویر عمیق بدست آمده با CFHT این تیم را قادر به پیدا کردن توزیع، جرم و تراکم در اطراف خوشه PSZ2 G099.86+58.45 کرده است. نتایج نشان می­دهد که این خوشه یک استثناء نادر است که با مدل‌های شکل­‌گیری ساختار جهان مطابقت ندارد. این بدان معنی است که مکانیزم­‌ هایی باید برای یک­پارچه‌ ­سازی ماده وجود داشته باشند که از مکانیزم­‌ هایی که می­ شناسیم بسیار کارآمدتر هستند.
اگرچه مدل­‌ها، در نواحی درونی خوشه­‌ های کهکشانی و در فاصله‌­ای به اندازه ١۵ تا ٢٠ میلیون سال نوری با چگالی ماده مورد انتظار تطابق خوبی دارند، اما در مناطق بیرونی، مدل­‌ها به یک جزء اضافی نیازمندند تا با داده‌­های مشاهده شده سازگار باشند. رافائل بارنا، پژوهشگر IAC، و یکی از نویسندگان مقاله گفت: «این جزء از جرم کاملاً ناشناخته است و شبیه‌­ سازی ­‌های عددی خوشه‌­ های کهکشانی آن را پیش‌­بینی نمی­ کنند. بنابراین با شواهد مشاهداتی برای مقادیر زیادی از ماده که انتظار یافتن آن را نداشتیم، مواجه هستیم.»

سهم گروه IAC در این مقاله، مشاهدات طیفی نمونه­‌ ای از کهکشان ­‌ها که بخشی از خوشه PSZ2 G099.86 + 58.45 را تشکیل می­ دهند، می­ باشد. این مشاهدات با استفاده از طیف­ گرافی چند منظوره OSIRIS بر روی تلسکوپ بزرگ جزایر قناری در رصدخانه گارفیا، لاس­پالماس، انجام شده است. با اندازه ­‌گیری سرعت حرکت کهکشان‌ ها در خوشه، امکان اندازه‌­گیری جرم کل خوشه وجود دارد.
این معادل اندازه‌­ گیری جرم خورشید با استفاده از سرعت سیارات در مدارهایشان است. با استفاده از این روش، دانشمندان توانستند جرم کل خوشه را اندازه‌ ­گیری کنند. نتایج نشان می­ دهد که PSZ2 G099.86 + 58.45 یک خوشه عظیم و متراکم از کهکشان­‌ ها است و اثرات میدان گرانشی بسیار قدرتمند آن به فواصل بسیار دورتر از مرکزش گسترش یافته و بسیار بیشتر از آن چیزی است که مدل­‌ها پیش‌­ بینی کرده‌ ­اند.
آلینا استربلیانسکا، پژوهشگر IAC، یکی از نویسندگان این مقاله می­گوید: «ما مطالعه‌ ­ای را انجام داده‌­ایم که دری به نواحی از جهان – مرز بین خوشه­‌ های کهکشانی – که تاکنون بطور کافی مورد کشف و بررسی قرار نگرفته­‌ است، باز می­ کند.» آنتونیو فراگامو، پژوهشگر IAC نتیجه می­گیرد:«این ناحیه­‌ای است که می­تواند اطلاعات زیادی همچون، نحوه شکل ­‌گیری و چگونگی تکامل این ساختارهای عظیم در جهان را در هنگام مطالعه این سیستم­‌ ها به ما بدهد. با این مطالعه ما گام کوچک دیگری برای شناخت ماده تاریک و نحوه توزیع آن در تار کیهانی جهان برداشته‌­ایم.»

مطالب مرتبط:
فضای بین کهکشان ها
رازهایی از جهان هستی
ماده تاریک با خودش برهمکنش ندارد

منبع: https://bigbangpage.com