Image credit: Anirudh Chiti, MIT
شناسایی هاله بزرگی از ماده تاریک در یک کهکشان کوچک
ستارهشناسان با استفاده از تلسکوپ دانشگاه ملی استرالیا و مطالعه یک قمر کهکشانی در کهکشان کوتوله توکان ۲، آثاری از هاله گسترده ماده تاریک را شناسایی کردند.
کهکشان کوتوله توکان ۲ (Tucana II) که در فاصله ۱۶۳ هزار سال نوری از زمین، دارای یک هاله گسترده از ماده تاریک است. این کشف نشان میدهد کهکشانهای اولیه در کیهان گستردهتر و پرجرمتر از چیزی هستند که پیش از این تصور میشد.
کهکشان راه شیری با قمرهای کهکشانی کوتوله و بسیار ضعیف دربر گرفته شده است. در این کهکشانها، ستارههای مسن با ساختار شیمیایی ابتدایی نشان میدهد که این قمرهای کهکشانی بقایای کهکشانهای بسیار کهن هستند. ستارگانی با فلز کم احتمالا در اوایل کیهان و زمانی که جهان هنوز عناصر سنگین تولید نمیکرد، تشکیل شدهاند.
در این میان توکان ۲ یک قمر کهکشانی کوتوله ضعیف است که به طور بالقوه تحت تأثیر ماده تاریک قرار دارد و دارای جرم ستارهای و فلزی کمی است. ستاره شناسان قبلاً در اطراف هسته این کهکشان تعداد اندکی ستاره را با درصد فلز کم شناسایی کرده بودند و به نظر میرسید که از نظر شیمیایی ابتداییترین کهکشان کوتوله ضعیف شناخته شده باشد.
با دانستن این موضوع، آنیرود چیتی (Anirudh Chiti) و همکارانش در مؤسسه اخترفیزیک و تحقیقات فضایی کاولی برای جستوجوی ستارگان کهن، به بررسی بیشتر این کهکشان پرداختند. آنها از یک فیلتر تصویربرداری ویژه در تلسکوپ SkyMapper دانشگاه ملی استرالیا استفاده کردند تا ستارههای ابتدایی با فلز کم را در جایی فراتر از هسته کهکشان مشاهده کنند. سپس برای انتخاب این نوع ستارهها از یک الگوریتم مخصوص بهره گرفتند.
بدین ترتیب چنین ستارههایی در فاصله تقریبا ۹ برابر شعاع نیمه نور یا شعاع مؤثر کهکشان توکان ۲ کشف شدند. این فاصله نسبت به آنچه در کهکشانهای کوتوله ضعیف دیگر یافت شده، بسیار دورتر است. چیتی گفت: جرم توکانا ۲ بسیار بیشتر از برآوردهای قبلی است که میتواند این ستارههای بسیار دور را حفظ کند و این نشان میدهد کهکشانهای کهن دیگر هم احتمالا دارای این نوع هالههای گسترده هستند.
بدین ترتیب این یافتهها اثر جرمی بیشتری را نشان میدهد که پیش از این دیده نشده است. یعنی توکان ۲ باید دارای هاله ماده تاریک گستردهای باشد که ۳ تا ۵ برابر جرم بیشتری نسبت به آنچه در گذشته تصور میشد، داشته باشد تا بتواند این ستارههای دور را در گرانش خود حفظ کند.
نکته جالب دیگر آن است که ستارهشناسان با استفاده از دادههای تلسکوپ ماژلان دریافتند که ستارههای بیرونی توکان ۲ سه برابر ذخایر فلزی کمتری نسبت به ستارههای نزدیکتر به هسته دارند و بنابراین ابتداییتر هستند. چیتی گفت: این نخستین بار است که شاهد چنین چیزی هستیم که نشان میدهد ساختار شیمیایی ستارگان داخلی و خارجی یک کهکشان باستانی متفاوت است.
توضیح احتمالی برای این بیتعادلی میتواند ادغام کهکشانی اولیه باشد که طی آن یک کهکشان کوچک احتمالا در میان اولین نسلهای تشکیل شده در جهان، کهکشان دیگری را همان نزدیکی بلعیده است.
.
بیشتر بخوانید: احتمالاً ماده تاریک از سیاهچالههای اولیه تشکیل شده است