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 :
تاریخ : سه شنبه 1397/05/16 ساعت 10:04
زینب شاه مرادی - مرکز یادگیری تبیان
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
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
