این کهکشان های "شبح" ماده تاریک خود را از دست داده اند

نسخه اصلی این داستان در مجله Quanta منتشر شد. ماده تاریک چسب نامرئی است که بزرگترین ساختارهای کیهان را در کنار هم نگه می دارد. این ماده معمولی و مرئی را به سمت خود می کشد و به ستارگان اجازه می دهد تا شکل بگیرند و اندام های ستاره ای کهکشان ها را از پرواز باز می دارد. شیام بالاجی، فیزیکدان نظری در کینگز کالج لندن می گوید: «تقریبا همه کهکشان ها تحت سلطه ماده تاریک هستند. اما این سه کهکشان پراکنده که با نام‌های DF2، DF4 و DF9 شناخته می‌شوند، ستاره‌شناسان را شگفت‌زده کرده‌اند.

پس از استفاده از مجموعه ای از تلسکوپ ها برای تخمین جرم آنها - با استفاده از حرکات ستارگانشان به عنوان نماینده - محققان دریافتند که هر سه آنها ماده تاریک کمی دارند. در عوض، مقدار ناچیزی از ماده معمولی به تنهایی باید مجموعه کوچکی از ستارگان آنها را جعل کرده باشد. این کهکشان های قانون شکن چگونه ممکن است شکل گرفته باشند؟ مقاله ای که در ژوئن 2026 در مجله Astrophysical منتشر شد، یک راه حل بالقوه ارائه می دهد. روزی روزگاری دو کهکشان منظم با هم برخورد کردند. ماده معمولی آنها - گاز و گرد و غبار آنها - به اطراف می چرخید و انباشته می شد.

اما ماده تاریک درست از آن عبور کرد و به راه خود ادامه داد، مانند شبحی که از دیوار می گذرد. انباشت کیهانی سه کهکشان جدید را پشت سر گذاشت که هر کدام فاقد ماده تاریک بودند و هر کدام برای تشکیل دسته جدیدی از ستارگان تلاش کردند. این توضیحی قانع‌کننده برای بسیاری از کارشناسان است - توضیحی که به طور اساسی ممکن است چیزی در مورد راز ماده تاریک به ما بگوید. برخی از دانشمندان پیشنهاد کرده اند که ماده تاریک، که هنوز مستقیما شناسایی نشده است، ممکن است وجود نداشته باشد.

در عوض، آنها پیشنهاد می‌کنند که تغییری در درک ما از نیروی گرانش ممکن است ویژگی‌های مختلف جهان را توضیح دهد. این کهکشان های عجیب و غریب آب سردی را روی آن ایده می ریزند. کیم که نویسنده این مطالعه جدید است، می‌گوید: «آنچه که این نشان می‌دهد این است که ماده تاریک... فقط یک تغییر گرانش نیست. اگر ماده معمولی را از ماده تاریک جدا کنید، انتظار دارید که کهکشان‌های فاقد ماده تاریک برای تشکیل ستارگان تلاش کنند - و این چیزی است که DF2، DF4 و DF9 نشان می‌دهند. این نشان می دهد، همانطور که بسیاری برای مدتی گمان می کردند، ماده تاریک یک چیز فیزیکی است.

بالاجی گفت: «فقدان ماده تاریک به نوعی نشانه‌ای از ماده تاریک است که طعنه‌آمیز است. دانیل وایتسون، فیزیکدان ذرات در دانشگاه کالیفرنیا، ایروین، می گوید: «ما نمی دانیم کدام ماده تاریک کاندید مناسبی است. هر چه هست، هنوز شناسایی نشده است. اما "شواهد مستقل زیادی وجود دارد که ماده تاریک ماده است." ماده تاریک، که 27 درصد از جهان و 85 درصد از کل ماده را تشکیل می دهد، با گرانش در تعامل است.

اگر تنها ناشی از کشش گرانشی ماده معمولی بود، ستارگان در لبه‌های کهکشان‌هایی که به سرعت در حال چرخش هستند به فضا می‌گریختند. ماده معمولی به تنهایی به سختی در کنار هم قرار می گیرد تا ستاره ها را تشکیل دهند. به نظر می‌رسد که ماده تاریک خود فضا را منحرف می‌کند و نور را به دور اجسام در فرآیندی به نام عدسی گرانشی خم می‌کند. Chamkaur Gag، فیزیکدان دانشگاه کالج لندن، می گوید: "شما بدون ماده تاریک کهکشان ها را نخواهید داشت."

"آیا در وهله اول راهی برای تکامل کهکشان ها بدون ماده تاریک وجود دارد؟ درک ما نه." بنابراین زمانی که DF2 در سال 2018 کشف شد، اخترشناسان کاملا نمی‌دانستند از آن چه بسازند. این کهکشان تقریبا به اندازه کهکشان راه شیری است، اما با 200 برابر ستاره های کمتر، به طور قابل توجهی کم نورتر است. مشکوک، دانشمندان از رصدخانه کک در هاوایی برای ردیابی حرکت آن ستارگان برای تخمین جرم کل کهکشان استفاده کردند.

آنها کشف کردند که حتی برای چنین کهکشانی فاقد ستاره، سبک وزن بود: به نظر می‌رسید که حداکثر 400 برابر کمتر از آن چیزی که انتظار داشتند ماده تاریک داشته باشد و DF2 را به اولین کهکشانی با کمبود ماده تاریک تبدیل کند. در سال 2019، آنها DF4، کهکشان فانتوم دیگری با کمبود ماده تاریک را مشاهده کردند. و در سال 2026، دانشمندان اعلام کردند که یک نفر سوم، DF9، به باشگاه پیوسته است. جرم آن تقریبا 100 میلیون خورشید است که با داشتن ماده معمولی مطابقت دارد.

اگر پر از ماده تاریک نیز بود، 100 برابر جرم بیشتری داشت. اینکه هر سه کهکشان گوسامر در امتداد یک خط، به عنوان همسایه، وجود داشتند، از توجه اخترفیزیکدانان دور نماند که شروع به ادغام حول یک داستان مبدا کردند. ماده تاریک فقط با نیروی گرانش عمل می کند. هنوز هیچ شواهد قانع‌کننده‌ای مبنی بر تعامل آن با سایر نیروهای اساسی مانند الکترومغناطیس وجود ندارد. اگر دو کهکشان معمولی در یک برخورد رو به رو به هم برسند، ماده تاریک اصطکاک یا کشش بسیار کمی را تجربه می‌کند و به پرتاب موشک ادامه می‌دهد.

اما ماده معمولی که با استفاده از هر چهار نیروی اساسی در تعامل است، همه در هم می‌پیچند. آرون رومانوفسکی، اخترشناس دانشگاه ایالتی سن خوزه، می‌گوید: «یک تشبیه می‌تواند دو شوالیه باشد که در آن شوالیه‌ها و نیزه‌هایشان با هم برخورد می‌کنند و ممکن است به صورت توده‌ای به زمین پرتاب شوند، در حالی که اسب‌هایشان با سرعت کامل در حال دویدن هستند». این یاد آور خوشه گلوله است، دو مجموعه عظیم از کهکشان ها در فاصله 3.8 میلیارد سال نوری که چندین سال پیش نیز با هم برخورد کردند.

این دربی تخریب، که اخیرا توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب مشاهده شد، دارای توزیع نامرتب جرم است که تنها زمانی معنا پیدا می کند که ماده تاریک و ماده معمولی در طول برخورد از هم جدا شوند. اگرچه این نوع تفکیک را می توان با وضوح بیشتری در DF2، DF4 و DF9 مشاهده کرد، اما همه در مورد چگونگی جداسازی توافق ندارند. Kinwah Wu، اخترفیزیکدان نظری در دانشگاه کالج لندن، خاطرنشان کرد که این سه قلو هیچ یک از ویژگی‌های سیال و موزون را که انتظار می‌رود پس از یک برخورد کهکشانی مشاهده شود، نشان نمی‌دهد.

او پیشنهاد می‌کند که در این مورد، DF2، DF4 و DF9 از میان گروه بزرگی از کهکشان‌های عظیم می‌گذرند. سپس این خروار بزرگ، سه گانه را از تمام ماده تاریک خود در طول سفر ناگوار خود خلع کرد. استیسی مک‌گاگ، ستاره‌شناس در دانشگاه کیس وسترن رزرو و از طرفداران قدیمی نظریه‌های گرانش اصلاح‌شده، تردید بیشتری دارد. او گفت: «برای من مشخص نیست که مکانیسم شکل گیری چیست. یک برخورد باستانی «یک داستان منشأ قابل قبول است، هرچند استثنایی.

اگر این اتفاق افتاده است، بقیه موارد دنبال می‌شوند.» به عبارت دیگر: اگر این کهکشان ها زمانی ایجاد شده اند که ماده تاریک آنها ربوده شده است، پس منطقی است که ماده تاریک یک ماده فیزیکی است. اما سوال اینجاست: آیا این اتفاق افتاده است؟ او ادامه داد. "و من متقاعد نشده ام که این تنها راهی است که می تواند اتفاق بیفتد." بدون دانستن قطعی داستان منشأ آنها، مک‌گاگ فکر نمی‌کند که بتوان چیزی در مورد ماهیت خود ماده تاریک گفت. با این حال، اکثر متخصصان نمی توانند ببینند که چگونه DF2، DF4 و DF9 می توانند وجود داشته باشند بدون اینکه ماده تاریک یک چیز فیزیکی باشد، حتی اگر نسل سه گانه

esis قابل بحث است. گاگ گفت: «توضیح این که چگونه می‌توان چیزی شبیه به این را بدون چیزی مانند ماده تاریک به خودی خود تکامل داد، دشوار است. این باعث می شود که این سه کهکشانی خبر بدی برای MOND یا دینامیک نیوتنی اصلاح شده، جایگزینی برای ماده تاریک که در سال 1983 توسط فیزیکدان موردهای میلگروم پیشنهاد شد، شود.

MOND می‌گوید: اگر فقط ماده مرئی وجود داشته باشد، اما گرانش آن متفاوت از آنچه ما فکر می‌کردیم عمل کند، چه؟ وایتسون توضیح داد. MOND نشان می‌دهد که وقتی اجرام کشش گرانشی بسیار ضعیفی را تجربه می‌کنند - برای مثال، وقتی دو ستاره با فواصل بسیار زیاد از هم جدا می‌شوند - نیروی گرانش آنقدر که دانشمندان فکر می‌کنند کاهش نمی‌یابد.

طرفداران آن استدلال کرده اند که این می تواند توضیح دهد که چرا کهکشان های در حال چرخش را می توان بدون نیاز به منبع گرانش اضافی از ماده تاریک کنار هم نگه داشت. به گفته گگ، ماده تاریک مدت‌ها نظریه مورد علاقه کیهان‌شناسان بوده است، زیرا MOND «هیچ‌وقت نمی‌توانست واقعا همه چیز را توضیح دهد». او توضیح داد که MOND در سال 2015 زمانی که رصدخانه امواج گرانشی تداخل سنج لیزری مستقر در ایالات متحده یا LIGO برای اولین بار امواج گرانشی را شناسایی کرد - موج‌هایی در بافت کیهان - ضربه مهمی خورد.

دانشمندان دریافتند که این امواج با سرعت نور در تمام جهات در فواصل بسیار زیاد حرکت می کنند، که به این معنی است که گرانش به روشی ثابت و بدون تغییر در سراسر کیهان کار می کند. DF2، DF4 و DF9 نیز با ظرافت بیشتری توسط ماده تاریک توضیح داده می شوند تا با تلاش برای تنظیم مکانیک گرانش. بالاجی گفت: «حذف ماده، ماده تاریک سرد، از طریق چیزی شبیه برخورد، آسان تر از خاموش کردن قانون طبیعت است. وایتسون گفت: «من فکر می‌کنم داشتن نظریه‌های جایگزین و بحث آزاد خوب و سالم است.

اما بیایید در مورد اینکه آیا این نظریه با داده ها مطابقت دارد یا خیر صریح باشیم. MOND اینطور نیست. هویت ماده تاریک هنوز از ما دور است. اما مسلما این کهکشان‌ها میخ دیگری بر تابوت رقیب رو به افزایش نامطلوب آن هستند. داستان اصلی با مجوز از مجله Quanta، یک نشریه مستقل از بنیاد سیمونز که مأموریت آن افزایش درک عمومی از علم با پوشش پیشرفت‌ها و گرایش‌های تحقیقاتی در ریاضیات و علوم فیزیکی و زیستی است، تجدید چاپ شده است.