به‌نظر می‌رسد نوزده کهکشان کوتوله‌ی تازه‌کشف‌شده ماده تاریک خود را ازدست داده‌اند و فیزیک‌دان‌ها نمی‌دانند چرا.

تصویر پانوراما از کهکشان خودی، راه شیری. (Image: © © ESO/S. Brunier)

به‌نظر می‌رسد نوزده کهکشان کوتوله‌ی تازه‌کشف‌شده ماده تاریک خود را ازدست داده‌اند و فیزیک‌دان‌ها نمی‌دانند چرا.

این یافته تعداد کهکشان‌هایی که به‌نظر می‌رسد ماده‌ی تاریک خود را ازدست داده‌اند به‌میزان چشم‌گیری افزایش داده است. تصور بر این است که ماده‌ی تاریک یک عنصر کلیدی در تشکیل کهکشان‌ها است. شاهد حضور ماده‌ی تاریک در یک کهکشان این است که وجود آن باعث می‌شود ماده‌ی درون کهکشان نسبت به زمانی که جرم کل کهکشان از ماده‌ی معمولی تشکیل شده باشد، سریع‌تر بچرخد. در هر کهکشانی که بتوانیم آن را دقیق بررسی کنیم،‌ این چرخشِ سریع‌تر را می‌توان مشاهده کرد و نشان داد. بااین‌حال اخیراً محققان دریافته‌اند که کهکشان‌های کوچک خاصی، که اکنون شامل ۱۹ کهکشان است، طوری رفتار می‌کنند که گویا ماده‌ی باریونی، ‌ذرات سازنده‌ی ماده ی معمولی، در آنها غالب است. و شواهد مبنی بر وجود هاله‌های نامرئی ماده‌ی تاریک گم شده است.

کِیل اُمان، اخترفیزیک‌دان دانشگاه دورهام در انگلیس، که در این کشف مشارکت نداشته می‌گوید که این کهکشان‌ها شامل بلندترین فهرست اجرام بدون ماده‌ی تاریکی است که تاکنون گزارش شده است. البته اولین ها هم نیستند.

گسترده‌ترین کشف از کهکشان‌های بدون ماده‌ی تاریک در ماه مارس سال ۲۰۱۸ انجام شد. گروهی از اخترفیزیک‌دان‌ها به سرپرستی پیتر ون دوکوم (Pieter van Dokkum)، اخترفیزیک‌دانی از دانشگاه ییل، نشان دادند که میانگین سرعت خوشه‌های کروی در کهکشان NGC 1052–DF2 با مدل کهکشانی باریونی منطبق است، ولی طبق گزارش Live Science اعتبار نتایج زیر سوال رفته است.

بااین‌حال حتی وقتی این داستان تمام شد گروه‌های دیگری هم کهکشان‌هایی پیدا کردند که به‌نظر می‌رسد ماده‌ی تاریک ندارند. این محققان از روش دیگری استفاده کردند؛ آنها با روشی متفاوت حرکت اتم‌های هیدروژن در کهکشان‌های دوردست –منحنی چرخش HI کهکشانی- را بررسی کردند تا نشان دهند که ابرهای گازی طوری می‌چرخند که گویا تحت تأثیر ماده‌ی تاریک نیستند. اُمان روی چنین مقاله‌ای کار کرد و نتایج آن در ۲۵ سپتامبر در نشریه‌ی The Astrophysical Journal Letters منتشر شد.

جدیدترین مقاله در ۲۵ نوامبر در نشریه‌ی Nature Astronomy منتشر شد که طی آن با همین روش نوزده کهکشان بدون ماده‌ی تاریک شناسایی شد.

تیل ساوالا،‌اخترفیزیک‌دانی از دانشگاه هلسینکی می‌گوید: این منحنی‌های چرخش H1 بسیار دقیق‌تر از روش گروه ون دوکوم است؛ بااین‌حال عدم‌قطعیت‌های سیستماتیک در اندازه‌گیری‌ها وجود دارد که هنوز حل نشده است.

اُمان می‌گوید مثلا اگر زاویه‌ی کهکشان میزبان نسبت به زمین درست اندازه‌گیری نشود،‌ محاسبات پیچیده خواهد شد. ساوالا می‌گوید رخدادهایی مانند انفجار ابرنواختری نیز می‌تواند سرعت گاز در کهکشان‌های معمولی را افزایش دهد و باعث ایجاد منحنی‌های چرخشی شود که از زمین مانند کهکشان‌هایی به‌نظر می‌رسند که در این مقاله آمده است. به‌هرحال همه کارشناسان (ازجمله نویسندگان مقاله) می‌گویند که برای تأیید ادعای کهکشان‌های بدون ماده‌ی تاریک کارها و پیگیری‌های بیشتری لازم است.

بااین‌حال اگر مشخص شود کهکشان‌های خاصی وجود دارند که مقدار معمولی ماده‌ی تاریک را ندارند، مشکلی برای نظریه‌های کنونی چگونگی تشکیل جهان پیش می‌آید.

فیزیک‌دان‌ها چگونگی تشکیل و رفتار جهان را بااستفاده‌از نظریه‌ی موسوم به ماده‌ی تاریک سرد لامبدا (ΛCDM) توصیف می‌کنند. این نظریه سه ویژگی کلیدی برای جهان درنظر می‌گیرد: ثابت کیهان‌شناسی (Λ)، ماده‌ی تاریک و انرژی تاریک.

طبق گفته‌ی ساوالا، ΛCDM شیوه‌ی تشکیل کهکشان‌ها را توصیف می‌کند و به‌راحتی نمی‌تواند درباره‌ی این که چطور این کهکشان‌های خاص می‌توانند بدون ماده‌ی تاریک شکل بگیرند توصیفی ارائه دهد.

اُمان می‌گوید برخی از مثال‌های مطرح‌شده را می‌توان با ΛCDM توجیه کرد. مثلاً کهکشان‌های کوتوله در وسط خوشه‌های کهکشانی متراکم منابع گرانشی زیاد دیگری در اطراف خود دارند تا جای خالی ماده‌ی تاریک آنها را پر کند. او می‌گوید اما در این مقاله برخی از کهکشان‌های بدون ماده‌ی تاریک تنها و از دیگر منابع گرانشی دور هستند.

اُمان معتقد است این یک چالش است.

برخی محققان شواهدی از کهکشان‌های بدون ماده‌ی تاریک را ضربه‌ی ‌نهایی نبرد میان ΛCDM و دیگر نظریه‌های معروف به دینامیک نیوتنی اصلاح‌شده (MOND) می‌دانند. نظریه‌های MOND ماده‌ی تاریک را در تأیید فیزیک گرانشی، ‌رد می‌کند. ازآنجاکه گرانش در همه جای جهان باید عمل کند، MOND پیش‌بینی می‌کند که آنچه ماده‌ی تاریک می‌نامیم نیز باید همه‌جا، ازجمله همه‌ی کهکشان‌ها، وجود داشته باشد. ساوالا معتقد است اما اگر این کهکشان‌ها نظریه‌ی MOND را نقض کنند، نظریه‌ی ΛCDM نیز نقض می‌شود. به‌این‌ترتیب ضربه‌ی نهایی به MOND نیست.

فیزیک‌دان‌ها می‌گویند تنها راه فهمیدن اینکه چه اتفاقی افتاده این است که این کهکشان‌ها را بااستفاده‌از ابزارهای مختلف با جزئیات بیشتر بررسی کنیم و ببینیم آیا آنچه به‌نظر می‌رسد اتفاق افتاده، واقعاً رخ داده است یا نه.

منبع:

https://www.space.com/19-galaxies-missing-dark-matter.html

مطالب مرتبط:

The 18 Biggest Unsolved Mysteries in Physics

Photos: Large Numbers That Define the Universe

Twisted Physics: 7 Mind-Blowing Findings

نویسنده:

Rafi Letzter. رافی در سال ۲۰۱۷ به Live Science پیوست. او دارای مدرک کارشناسی روزنامه‌نگاری از دانشکده‌ی روزنامه‌نگاری دانشگاه Northwestern است. دیگر گزاش‌های علمی او را می‌توانید در سایت‌های Inverse، Business Insider و Popular Science و نیز عکس‌های خبری او را در سرویس Flash90 wire و نیز در Courier Post of southern New Jersey ملاحظه کنید.